【材料】提高镁合金拉深成形性的途径之材料改善

影响镁合金板材拉深成形的因素主要有以下几个方面：板材织构、晶粒大小、拉深温度、拉深速度、压边力、润滑剂以及模具设计等。通过改善镁合金板材的性能以及研究和改进镁合金板材的拉深成形工艺，可以有效提高镁合金的拉深成形能力。

在板材拉深成形的过程中，为了获得更优的拉深性能，首先应从材料自身性能出发，通过改进板材的制备工艺以及合理的热处理方式，来改善镁合金板材的基面织构以及晶粒大小等，使其更易于发生塑性变形，从而提高其拉深性能。

冲压用镁合金轧制（或挤压）板材具有很强的基面平行于轧制平面（或挤压轴）的基面织构，造成镁合金塑性变形的各向异性，不利于板材塑性变形，也不利于板材的拉深成形。因此，降低镁合金板材基面织构，可以有效提高镁合金的拉深性能。

Huang Guangsheng 课题组发明了一种新的方法：反复单向弯曲(RUB)，来弱化镁合金轧制板材的基面织构。分析了其织构的演变过程，使其在室温、50、100℃的LDR（极限拉延比）分别提高到1.3、1.5、1.7，甚至室温下的LDR可以达到1.5，并成功在室温下冲压出手机外壳。LiuY和ChongYQ通过等径角轧制改善镁合金板材的基面织构,提高镁合金的拉深成形性。ChinoY等采用交叉轧制方法来控制镁合金板材的织构，可以显著改善镁合金的拉深成形性，同时还发现织构在500K以下对镁合金的拉深成形性有很大影响。随着拉深温度的升高，织构对镁合金拉深性能的影响逐渐降低，如图1所示。

 
图1 初始板材与经RUB弱化织构板材的LDR随温度的变化

Fig.1 Variation of LDR of the initial sheets and the RUB weakening texture sheets with temperature

弱化织构的方法一般都是使基面倾斜一定角度，或增加一些其他的织构，但是织构对其变形影响的本质需要进一步研究， 这样才可以有目的地去改变镁合金的织构，从而提高其拉深性能。

 当晶粒尺寸增大时，可以降低屈服强度，从而降低屈强比，可以提高镁合金的拉深成形性。但是，晶粒粗大会引起拉深制品表面质量差，并且会引起杂质相对集中，增大金属的脆性。与此同时，镁合金晶粒的大小会改变其塑性变形的主要机制，如晶界滑移。因此，提高镁合金的塑性与拉深成形性，必须控制镁合金板材晶粒的大小。

ChinoY等研究了交叉轧制镁合金板材晶粒大小对镁合金拉深性能的影响。在高温时，镁合金的断裂伸长率随着晶粒的减小而增大，塑性提高，有利于拉深成形。

镁合金板材经过退火处理后，屈服强度、抗拉强度和硬度降低，断裂伸长率、断口截面收缩率、应变硬化指数和塑性应变比增大（如表1所示），可以显著提高镁合金板材的冷拉深性能。

表1 退火前后AZ31镁合金板的力学性能

Tab.1 Mechanical properties of AZ31 magnesium alloy sheets before and after annealing

程永奇等研究了退火处理对AZ31镁合金板材组织及冲压性能的影响，经200℃×1h退火处理的板材，冲压性能改善最为显著。MoriK等研究表明，在500℃退火1h，可以有效提高镁合金的冷拉深性能。同时由于氧化的原因，退火的温度不宜太高，时间不宜太长。YangLianfa等研究发现450℃退火1h的镁合金更加适合冷冲压。