镁合金是实际应用中质量轻的金属结构材料，同时，镁合金具有比强度和比刚度高、弹性模量大、生物相容性好、导热导电性好、电磁屏蔽能力强和阻尼减震性能好等优点，被广泛应用于航空航天、交通运输、、装备制造和3C电子等领域，被誉为“二十一世纪具发展前景的绿色工程材料”。
轧制是生产镁合金板材的主要方法。轧制用镁合金坯料可以是铸坯、挤压坯或锻坯。锭坯在轧制前需进行铣面，以除掉表面缺陷。对于塑性加工性能较好的镁合金而言，可以直接采用铸锭进行轧制，但为了提高其变形能力，在轧制前需进行均匀化或固溶处理，目的是使第二相充分溶解，合金的成分和组织更加均匀，从而减小轧制过程中因不均匀变形所导致的材料内部的附加应力。对于塑性加工性能较差的镁合金，铸锭直接轧制较为困难，此时可以采用挤压坯或锻坯进行轧制。轧制温度是镁合金轧制时重要的工艺参数。轧制温度对镁合金板材组织性的影响，其实质是通过对轧制时的塑性变形机制和动态再结晶过程的影响而实现的。当在较低的温度下进行轧制时，孪生是其中主要的塑性变形机制，形变组织中会产生密集的孪晶。此时因温度较低而不能发生动态再结晶，晶粒不能在变形过程中得到细化，结合后续的退火处理使其发生静态再结晶才能细化晶粒。热轧时，塑性变形在再结晶温度以上进行，在变形的同时伴随着再结晶的发生，初始的大晶粒可以通过再结晶而细化，使合金的力学性能提高。
镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、导电和导热性能好、无磁性、屏蔽性好和等特点,同时也具有易于回收、可再生利用和环境友好等性能,因而镁合金材料被誉为“21世纪的绿色结构材料”,在、航空航天、交通工具、机械电子及3C电子产品等领域具有广阔的应用前景[1].
按照加工方法,镁合金可以分为铸造镁合金和变形镁合金.铸造镁合金与变形镁合金相比,其制备技术相对成熟,但产品力学性能明显比变形镁合金差,产品尺寸、形状存在一定的限制,且容易产生组织缺陷,导致应用范围受到很大的限制.因此,变形镁合金的研究和生产已经成为镁工业发展的一个重要方向.
近年来,镁合金板带材的生产和研究成为镁合金行业主要的热点.但与常用的钢铁、铜、铝等金属相比,镁合金板带材在合号、生产技术、工业产量、市场应用、研究开发和工艺数据等方面存在较大差距,还处于规模开发与市场应用的初级阶段[2].
制约镁合金板材发展的因素很多,主要的是镁的滑移系少,室温塑性变形能力差,只有温度升高到220 ℃以上时,镁合金才能获得较好的变形能力.因此,镁合金热加工过程中往往需要进行多次加热.与挤压件和锻件生产相比,镁板的轧制难度更大,主要体现在轧制过程中板材易产生裂纹、产品存在各向异性、道次压下量小、生产效率低、成品率低等方面,但以轧制方式生产板材产品是镁合金大规模开发和应用的重要标志.
镁合金板材虽然生产工艺比较复杂,但技术含量和附加值高,同时也是镁合金大量应用的重要方向和标志.目前,镁合金板材的生产主要有以下三种方法:铸锭热轧开坯法、挤压开坯轧制法和双辊铸轧法.挤压开坯法主要用于生产薄板,但板材的宽度受到限制.铸轧法是低成本镁合金板材生产工艺,但比铝铸轧难度要大得多,主要原因是分流困难,氧化夹杂难以控制,同时也存在合金元素偏析等问题,产品质量不如轧制法,且目前还处于探索阶段,不具备产业化规模生产的条件,要实现宽幅板材的铸轧生产更是难上加难.铸锭热轧开坯法尽管是传统的镁合金板材生产方法,但优点是生产的规格多,不仅可以生产镁合金厚板材,也可以进一步轧制成薄板材,并且可以生产宽幅板材,而宽幅板材是镁合金应用具战略意义的标志.但用该方法进行板材轧制的成品率低,生产成本高,价格因素成为限制该工艺生产镁板带材应用的瓶颈之一
国内利用铸锭热轧开坯块式法生产镁合金板材的公司早有东北轻合金厂(目前为中铝东北轻合金有限责任公司)和洛阳铜加工厂(目前为中铝洛阳铜业有限公司,简称中铝洛铜),以及后来的洛阳华凌/鑫友镁业公司、营口银河镁铝合金有限公司、西部钛业有限责任公司等.其中,中铝洛铜在研发、工艺技术、合号开发、生产和市场供应等方面都走在前列.截至目前,中铝洛铜已向国内外的航空航天及军事领域、民用市场、生产教学等供应了10 000 t左右的镁合金板带材.一直到上世纪末,国内可生产镁板带的企业一家,为我国与国民经济发展作出了贡献.
目前在开发镁合金板带材热轧开坯并进行卷式法生产方面有代表性的企业为辽宁省营口银河镁铝合金有限公司.该企业的主要目标是制备幅宽超过1 500 mm的镁合金板材,并将相关产品应用在航空、汽车及蚀刻板等领域.其工艺路线采用半连续铸造扁锭+热轧开坯+温冷轧制,主要设备构成如下:镁合金熔炼铸造设备、热风循环铸锭加热炉、1 725 mm四辊可逆热轧机、1 650 mm六辊可逆温冷轧机、矫直精整及表面磨砂机列、热处理炉等.其热轧机原规划设计有左右卷取加热炉进行热温轧卷式法生产,但由于技术及工艺受限因素较多,实际生产线并未进行该项配置.其生产线通过将热轧机和温冷轧机串联,中间布置辊道在线加热炉,进而形成连轧模式.同时热轧机组配备有两组热风循环加热炉、两组中频感应式快速补热炉,温冷轧机组配备有中频感应式快速补热炉、机前加热炉等加热和补热设备.终实现了镁合金生产试验性或小批量的温冷轧终产品成卷技术.但由于镁合金金属变形特性、工艺技术、生产装备等诸多因素的限制或不成熟,公司在连续多道次卷式法往复轧制、后续带式法精整、板形及表面质量在线控制、工业化批量稳定生产等方面都还未形成技术的真正突破.公司生产的产品仍以块式法热轧中厚板为主
