宽幅镁合金薄板制造中扁坯质量和热轧开坯参数对动态再结晶行为及可轧性的影响

镁合金板是镁在汽车等交通工具可能大量应用的重要产品，但价高、幅窄和质低严重限制了其应用，推进价格适中高质宽幅薄板制造技术的进步已成为行业的共识。宽幅镁合金薄板多采用扁坯开坯轧制工艺制造，但由于镁合金塑性差，轧制成材率低，且其质量与价格包括变形能力还严重受制于扁坯铸造技术，因此，获得高质量扁坯和提高轧制成材率是宽幅镁薄板制造的关键。本研究拟采用电磁和超声复合场半连铸技术结合扁坯面对称特点，详细考察制备扁坯时热量传输与熔体对流对扁坯细晶、组织与成份均匀性和热裂趋势的影响规律，获得高效制备细晶、均质扁坯的方法；考察镁合金热轧开坯时变形温度、变形量和变形速度对其动态再结晶行为的影响规律，通过大压下显著细化热轧板晶粒，利用细晶对镁合金强度和塑性改善效果十分明显的特点，极大提高镁合金轧制变形能力，实现温轧甚至冷轧，从而显著提高宽幅镁合金板的质量与成材率。

尽管扁铸锭开坯轧制法作为一种传统生产方法，不仅可生产镁合金厚板，也可以进一步轧制成薄板，并且可以生产宽幅板材，而宽幅板材是镁合金应用最具战略意义的方面，但用该方法生产镁合金板材成材率很低，在轧制阶段的成材率一般不足30%。生产成本高，价格高昂，已经成为限制镁板应用的瓶颈之一。难以制备能够满足热轧开坯要求的大规格扁坯以及镁合金宽幅板材轧制工艺不成熟，是制约镁合金宽幅板材成材率的重要因素，也是当前限制板材质量和宽幅的重要原因。本研究通过系统研究铸造温度、铸造速度、二冷水强度、冷却水配比、分流及其方式等技术条件对镁合金扁锭铸造的温度场和流场以及凝壳形状的影响规律，明确了扁坯铸造工艺条件的调控方法；通过研究电磁－超声组合场半连续铸造时的电磁与超声的相互作用，明确了超声杆形状与位置的设计原则；设计制造了两种大规格镁合金扁坯铸造结晶器系统，通过同时施加电磁与超声所制备出的350mm860mm大规格AZ31B扁坯，柱状晶区显著减小，宏观偏析明显减轻。扁坯横截面不同部位的形变失效临界变形量无明显差别，制定了可获得较好变形组织均匀性的合理大压下轧制工艺制度，制备出最大幅宽1600mm，厚度5mm~100mm的AZ31B镁合金中厚板，和最大幅宽1200mm，厚度1.5mm~5mm的AZ31B镁合金精轧薄板，并实现了带卷轧制。