镁及镁合金具有密度小、比强度和比高度高、导电性和导热性好、电磁屏蔽能力和减震能力强、机加工性能好以及易回收等一系列的性能,被认为是“21世纪具有发展前途的绿色金属材料。长期以来,镁及镁合金被广泛地应用于航空航天、电子、电器、汽车等领域,能够有效地减轻结构件的重量,节约能源和减轻环境污染。
热轧除变形量大,工艺简单,利于工业化大生产的优点外,也存在着一些不足,如温度过高不利于控制板形和表面光洁度,力学性能较低等。而应用冷轧工艺可以有效克服上述不足,通过控制变形量和退火,可得到尺寸精度高、力学性能好的薄板。
镁合金冷轧板材组织中主要为粗大的晶粒,且晶粒内部有大量孪晶。这是因为室温下镁合金可开动的滑移系少,要依靠孪生,主要是锥面孪生才能发生变形。冷轧细织的细化主要通过退火静态再结晶来完成。退火时,再结晶晶粒在原始晶粒边界形核长大,取代粗大的原始晶粒,得到细小再结晶组织。镁合金冷轧后板材具有较高强度,但伸长率较低,通过适当退火,也可提高冷轧板材的塑性。
冷轧AZ31镁合金织构形态与热轧织构有显著的区别,其基面的织构极密度分布呈现双峰形态,与热轧的相比,强度上冷轧板材的基面织构强度更高。过程为:室温下基面滑移系难以开动,晶内诱发了孪生,改变了孪生部分晶体基面的取向关系,使孪生体内的基面滑移系得以开动,塑性变形继续进行,并产生二次孪晶:这一系列复杂的变形终使得基面的取向偏离板材的法向,形成基面织构的双峰特征。冷轧织构退火后分布规律没有太大变化,仅强度有所下降。
通过轧制、挤压等加工方式可以消除镁合金的铸造缺陷并显著细化晶粒等,使其具有更高的力学性能。与在室温轧制相比,低温轧制(-196℃)的纯钛、纯铜、纯铝等板材可形成超细晶结构,使其具有的强度和延展性。然而,迄今为止,对镁合金低温轧制的相关研究仍然较少,并且尚未深入研究镁合金室温轧制和低温轧制的显微组织差异。