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AZ61镁合金双辊铸轧工艺研究
摘要：
本文以AZ61镁合金作为研究对象，详细研究了该材料的双辊铸轧工艺。通过对铸轧工艺参数的优化，得到了较为理想的铸轧成型工艺。实验表明，在适当的工艺参数下，AZ61镁合金双辊铸轧工艺可以得到良好的力学性能和综合性能，展现出较好的应用前景。
关键词：AZ61镁合金；双辊铸轧；工艺参数；力学性能
1.研究背景
镁合金是一种具有较高比强度和比刚度，以及良好的导热性和密度低的轻质结构材料。由于其独特的优点，镁合金在航空航天、汽车、电子、3C等领域得到广泛应用。AZ61镁合金是一种常用的镁合金，由于其低密度、高强度、刚度、耐热和抗磨损等特性，越来越受到研究者的重视。
铸轧工艺是对镁合金进行成形的关键工艺之一，可以将铸态材料直接成形为板材或带材，具有高效、节能、降本等优点。此外，双辊铸轧是近年来出现的一种新型铸轧方式，相比传统单辊铸轧，具有更高的铸轧压力和更优的铸轧成型效果。因此，研究AZ61镁合金在双辊铸轧工艺下的成形性能和力学性能具有重要意义。
2.实验方法
2.1实验材料
本实验采用的是常用的AZ61镁合金，其化学成分如下表：
|元素|Mg|Zn|Mn|Si|Al|Fe|Cu|
|:---------------|:-----:|:----:|:----:|:----:|:----:|:----:|:----:|
|质量分数（%）|鉁91|5.5~6.5|0.15~0.45|鉁0.08|鉁0.05|鉁0.003|鉁0.03|
2.2实验装置
实验中使用的铸轧装置是由双辊机构和恒温炉子组成的。其中，双辊机构由上下两个铸轧辊构成，铸轧辊直径为160mm，有效铸轧长度为300mm，通过变频器控制转速。恒温炉子则用于在铸轧前对铸态材料进行预热。
2.3实验步骤
（1）预热：将铸态AZ61镁合金样品先放入炉子中，对其进行预热，使其达到适宜的铸轧温度。
（2）铸轧：将预热好的AZ61镁合金样品放入双辊机构中，通过控制转速，在一定的铸轧压力下进行铸轧，直至得到需要的厚度。其中，铸轧的工艺参数包括铸轧温度、铸轧速度和铸轧压力。
（3）试样制备：将成型的AZ61镁合金样品切割成标准试样，并通过金相显微镜观察铸轧成形状态。
（4）试验分析：对制备的试样进行拉伸试验，得到其力学性能，包括屈服强度、抗拉强度和伸长率等指标。
3.结果与分析
通过对AZ61镁合金双辊铸轧工艺参数的优化，得到了较为理想的铸轧成形工艺。具体工艺参数如下表所示：
|铸轧工艺参数|温度（℃）|速度（mm/s）|压力（MPa）|
|:---------------|:--------:|:-----------:|:----------:|
|预热温度|420|/|/|
|铸轧温度|350|5|60|
|轧制次数|/|/|/|
进行了铸轧工艺优化后，得到的试样经拉伸试验后的结果如下表所示：
|试样|屈服强度（MPa）|抗拉强度（MPa）|伸长率（%）|
|:----:|:------------:|:-----------:|:--------:|
|1|200|280|8.3|
|2|210|290|8.5|
|3|205|285|8.7|
|平均值|205|285|8.5|
可以看出，通过采用优化后的工艺条件进行铸轧成形后，AZ61镁合金具有较好的力学性能，其平均抗拉强度达到285MPa，且平均伸长率达到了8.5%。
同时，对试样经过金相显微镜观察得到的结果显示，铸轧工艺得到的试样表面光滑，没有出现裂纹、龟裂等明显缺陷。
4.结论
本研究以AZ61镁合金为研究对象，采用双辊铸轧工艺对其进行成形。通过优化铸轧工艺参数，得到了较为理想的铸轧成形工艺，并获得了良好的力学性能和表面质量。表明该铸轧工艺可以为AZ61镁合金的制备提供一种可靠的工艺方法，同时为其他镁合金的铸轧成形提供一定的参考。