軋制是生產鎂合金板材的主要方法之一，可靈活生產不同厚度和寬度的板材。軋制是塑性成形方法中制備鎂合金板材經濟有效的方法，軋制過程可以細化晶粒，改善組織并顯著提高合金的力學性能，多年來已經發(fā)展了許多種軋制技術。然而，目前鎂合金板材軋制技術還不成熟，軋后板材各向異性高，沖壓成形性差，邊緣開裂嚴重，材料利用率低，因此，需要通過研究鎂合金板材的軋制方法來促進鎂合金發(fā)展。

鎂合金在軋制過程中易形成(0001)基面織構，成品板材通常具有很強的各向異性，這對沖壓特別是拉深極為不利。采用交叉軋制的方法（即在軋制過程中，每軋一道次后將板材轉達90，再進行軋制），軋向和橫向交替變化，不僅可以使錠坯長寬比靈活配合，而且能導致晶粒均勻化和等軸化，降低各向異性、改善板材性能。

鎂合金具有密度小、比強度和比剛度高、導電和導熱性能好、無磁性、屏蔽性好和等特點,同時也具有易于回收、可再生利用和環(huán)境友好等性能,因而鎂合金材料被譽為“21世紀的綠色結構材料”,在軍工、航空航天、交通工具、機械電子及3C電子產品等領域具有廣闊的應用前景[1].

按照加工方法,鎂合金可以分為鑄造鎂合金和變形鎂合金.鑄造鎂合金與變形鎂合金相比,其制備技術相對成熟,但產品力學性能明顯比變形鎂合金差,產品尺寸、形狀存在一定的限制,且容易產生組織缺陷,導致應用范圍受到很大的限制.因此,變形鎂合金的研究和生產已經成為鎂工業(yè)發(fā)展的一個重要方向.

近年來,鎂合金板帶材的生產和研究成為鎂合金行業(yè)主要的熱點.但與常用的鋼鐵、銅、鋁等金屬相比,鎂合金板帶材在合號、生產技術、工業(yè)產量、市場應用、研究開發(fā)和工藝數(shù)據等方面存在較大差距,還處于規(guī)模開發(fā)與市場應用的初級階段[2].

制約鎂合金板材發(fā)展的因素很多,主要的是鎂的滑移系少,室溫塑性變形能力差,只有溫度升高到220 ℃以上時,鎂合金才能獲得較好的變形能力.因此,鎂合金熱加工過程中往往需要進行多次加熱.與擠壓件和鍛件生產相比,鎂板的軋制難度更大,主要體現(xiàn)在軋制過程中板材易產生裂紋、產品存在各向異性、道次壓下量小、生產效率低、成品率低等方面,但以軋制方式生產板材產品是鎂合金大規(guī)模開發(fā)和應用的重要標志.

鎂合金板材雖然生產工藝比較復雜,但技術含量和附加值高,同時也是鎂合金大量應用的重要方向和標志.目前,鎂合金板材的生產主要有以下三種方法:鑄錠熱軋開坯法、擠壓開坯軋制法和雙輥鑄軋法.擠壓開坯法主要用于生產薄板,但板材的寬度受到限制.鑄軋法是低成本鎂合金板材生產工藝,但比鋁鑄軋難度要大得多,主要原因是分流困難,氧化夾雜難以控制,同時也存在合金元素偏析等問題,產品質量不如軋制法,且目前還處于探索階段,不具備產業(yè)化規(guī)模生產的條件,要實現(xiàn)寬幅板材的鑄軋生產更是難上加難.鑄錠熱軋開坯法盡管是傳統(tǒng)的鎂合金板材生產方法,但優(yōu)點是生產的規(guī)格多,不僅可以生產鎂合金厚板材,也可以進一步軋制成薄板材,并且可以生產寬幅板材,而寬幅板材是鎂合金應用具戰(zhàn)略意義的標志.但用該方法進行板材軋制的成品率低,生產成本高,價格因素成為限制該工藝生產鎂板帶材應用的瓶頸之一

目前,鎂合金板帶材市場需求和規(guī)?；瘧玫陌l(fā)展趨勢是寬幅化和低成本化.寬幅化是鎂合金板材滿足汽車、列車、客車、飛機等交通運輸行業(yè)輕量化需要的基本條件,這有賴于寬幅板材生產技術與裝備的進步.低成本化是鎂合金板材可以與其他材料競爭的重要條件.

為降低生產成本,國內外都希望借鑒鋼鐵和銅、鋁等金屬板帶的生產經驗,采用大鑄錠熱軋開坯進行帶式法生產的工藝路線,來提高成品率和生產效率,以降低鎂合金板帶材的生產成本.目前,在國家和行業(yè)政策引導下,在鎂合金板帶材研究及生產技術領域,“大鑄錠熱軋開坯”、“連續(xù)軋制”、“在線補熱”、“爐卷狀態(tài)軋制”、“卷式法生產”、“交叉軋制”、“搓軋工藝”、“連續(xù)鑄軋”、“連鑄連軋”、“溫間軋制”、“高溫沖壓”、“低溫大壓下”等新技術和新工藝的研究不斷深入,進而有力地推動了鎂及鎂合金板帶的研發(fā)、試制和應用.但是,總體來說,目前大部分新技術和新工藝仍以實驗室研究、試制為主,還沒有進行產業(yè)化并實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產與應用,尤其體現(xiàn)在鎂合金板帶卷式法生產方面.

近年來,很多鎂合金生產企業(yè)、科研機構、設計院相關技術人員都在考慮利用鋼鐵行業(yè)成熟使用的爐卷軋機,進行鎂合金熱溫軋板帶的卷式法生產,主要是考慮到爐卷軋機能夠在加熱或保溫狀態(tài)下實現(xiàn)熱變形溫度范圍窄、軋制容易開裂金屬的卷式法生產.而且一些生產企業(yè)已經在爐卷軋機上實現(xiàn)了有色金屬板帶,如鈦及鈦合金的試驗性軋制及工業(yè)化批量生產.但截至到目前,世界范圍內還未有以熱軋開坯方式在爐卷軋機上實現(xiàn)熱溫卷式法軋制的試驗、試軋或生產的實踐和報道.而“爐卷狀態(tài)”下溫軋鎂合金帶材的試驗、試制僅局限在來料為鑄軋帶坯時.

國內,重慶市應用技術有限公司和鎂合金生產企業(yè)合作,利用300 mm×800 mm/650 mm×780 mm四輥不可逆簡易爐卷軋機對雙輥鑄軋帶坯進行熱溫軋制進行鎂合金薄板帶的生產,年產量約50 t.山西聞喜銀光鎂業(yè)集團利用在傳統(tǒng)冷軋機組左右卷取機上加保溫罩的方式,對該公司生產的600 mm寬度鑄軋帶坯進行溫冷軋的加熱減薄軋制.

在國外,美國法塔亨特公司2010年設計制造了一套類似于鋼鐵行業(yè)使用的爐卷軋機中試生產線,該公司和橡樹嶺國家實驗室、英國伊利可創(chuàng)鎂業(yè)公司進行合作,對鎂合金板帶進行熱溫軋卷式法生產,并實現(xiàn)了來料厚度12.7 mm以下、寬度250 mm以下的鑄軋卷的試驗性軋制.值得注意的是,該中試線核心部件左右卷取加熱爐與鋼鐵行業(yè)大的不同是能實現(xiàn)整卷上、卸料,也就意味著加熱爐罩和卷取機具備分離進而實現(xiàn)在/離線模式,其相關開卷取輔助設備也相對復雜.同時,法塔亨特公司認為,爐卷狀態(tài)熱溫軋不僅適用于來料為鑄軋帶坯,也可以進行鑄錠熱軋開坯后的連續(xù)化卷式法生產,但公司并未進行該項工藝的實踐