軋制是鎂合金板材的主要制備方法，常規(guī)軋制過程中上、下軋制工作輥輥面速率相同，在鎂合金板面上形成對稱應(yīng)力，使板材晶粒 c 軸幾乎都垂直于軋面，導(dǎo)致鎂板具有強烈的基面織構(gòu)，后續(xù)進一步減薄和二次塑性加工性能嚴(yán)重下降。為此，常規(guī)軋制鎂合金板材，特別是軋制厚度8 mm以下的鎂合金薄板，需要多次中間退火，導(dǎo)致工序較長、工藝復(fù)雜，板材軋制成形效率低，生產(chǎn)成本高，極大限制了鎂合金薄板的大規(guī)模應(yīng)用。為此，異步軋制、新型非對稱軋制等工藝近年來受到廣泛關(guān)注和重視。

1 異步軋制

        在異步軋制過程中，由于板材軋機上、下工作輥輥面線速率不同，板材上、下表面受到的摩擦力方向相反，在變形區(qū)沿著板材厚度方向引入了剪切變形并在板材中間形成“搓軋區(qū)”。由于剪切變形的引入，改變了板材軋制過程中晶粒應(yīng)力狀態(tài)以及再結(jié)晶過程與塑性變形機制的關(guān)系，從而改變了板材的晶粒取向分布，弱化基面織構(gòu)，使鎂合金板材后續(xù)的塑性加工能力得到改善。

        龐靈歡等采用了180 mm 軋 機 在 溫 度 為350℃、單道次壓下率為50%的情況下研究了軋輥表面圓周速率比對AZ31鎂合金板材基面織構(gòu)的影響，異步軋制使鎂合金板材內(nèi)部出現(xiàn)剪應(yīng)力，增加了材料的變形能力，激活了鎂合金的非基面滑移系，特別是柱面滑移，使 AZ31 板材成形性能顯著提高。Maj‐chrowicz等研究了差速軋制(DSR)剪切變形對Mg-6Sn合金組織、織構(gòu)和力學(xué)性能的影響。與常規(guī)軋制相比，異步軋制使Mg-6Sn板材的晶粒明顯細化，基面織構(gòu)擴展。宋旭東等研究了不同軋制異速比下的擠壓態(tài)Mg-3Zn-2(Ce/La)-1Mn合金微觀組織及織構(gòu)演變，異步軋制板材的組織更均勻細小。Zhang等研究了差速軋制Mg-6Al合金的顯微組織、織構(gòu)和力學(xué)性能，由于異步軋制引入了剪切應(yīng)變，導(dǎo)致軋制板材的基面極軸向軋制方向(RD)傾斜約20°。

2 襯板軋制

        常規(guī)軋制鎂合金板材易開裂，難以實現(xiàn)單道次大壓下量軋制。為此，Li 等和 Wang 等研發(fā)了新型襯板控軋技術(shù)(hard-plate rolling，HPR)，即在軋制坯料上、下表面分別附加一塊硬質(zhì)合金襯板，與坯料同時送入軋輥中進行軋制，可實現(xiàn)單道次大壓下量(約85%)軋制，大大提升了軋制效率。

        采用 HPR 制備技術(shù)不僅能獲得具有良好成形性的鎂合金板材，還可實現(xiàn)難變形鎂合金強塑性同時提升。這歸因于其獨特的混晶結(jié)構(gòu)，即具有強織構(gòu)的粗大微米晶和具有弱織構(gòu)的超細晶/細晶混雜的晶粒組織。該混晶組織的形成一方面是由于HPR促進了非均勻變形和局部動態(tài)再結(jié)晶形核；同時 HPR 促進高密度亞微米 Mg17Al12動態(tài)析出，有效抑制細小的再結(jié)晶晶粒長大。細晶/超細晶和粗晶在拉伸不同階段分別承載塑性變形的協(xié)同作用，提高了合金加工硬化能力，使強塑性同時提高。Zhang等通過HPR (單道次80%壓下量)制備的混晶結(jié)構(gòu) AZ91 鎂合金在300℃下延伸率約為580%，具有優(yōu)異的超塑性?？紤]到通常需要經(jīng)過多道次常規(guī)軋制才能獲得與之相當(dāng)?shù)某苄?，HPR在生產(chǎn)超塑性鎂合金方面也具有極大的優(yōu)勢?；?HPR 技術(shù)，Wang 等提出了一種新的非對稱軋制方法——波浪形襯板軋制(wave-shapedrolling，WSR)。通過在板材的下表面添加一塊波浪形模具，使上、下表面軋制應(yīng)力呈非對稱狀態(tài)。采用WSR技術(shù)加工制備的Mg-6Al-3Sn合金板材基面織構(gòu)明顯減弱，斷裂伸長率可達到22.5%。Wang 等采用大壓下量控制軋制技術(shù)在 Mg1Zn-1Sn-0.3Y-0.2Ca合金中引入少量隨機取向晶粒，成功實現(xiàn)了強弱混雜織構(gòu)控制，有助于協(xié)調(diào)局部應(yīng)變并激活非基面滑移，使延伸率從約15%提升至約27%，同時抗拉強度可達到約255 MPa，為低合金化鎂合金的高性能化和短流程制備提供了新思路。

3 厚板側(cè)向軋制

        常用鎂合金板材具有很強的(0002)基面織構(gòu)，沿板材TD施加壓應(yīng)力，可以促進基面?zhèn)认蚱D(zhuǎn)，改善基面的空間分布，增大沿TD變形的Schimid因子，但側(cè)向壓縮僅適合于處理厚度 20 mm 以上的厚板。Zhu等研究了預(yù)時效-側(cè)向軋制耦合工藝對AZ80鎂合金厚板(厚40 mm)微觀組織和力學(xué)性能的影響，在 200℃下將板材側(cè)軋至不同的厚度，變形量為10%~40%，可以顯著提高AZ80鎂合金的力學(xué)性能。Xin等發(fā)展了一種通過側(cè)向預(yù)變形軋制預(yù)制孿晶，從而弱化軋制鎂合金板材織構(gòu)的方法。沿側(cè)向(TD)對 20 mm 厚 AZ31 板材進行預(yù)變形軋制，然后再沿法向(ND)進行軋制，使板材內(nèi)部出現(xiàn)拉伸孿晶，改變了初始的基面取向，在后續(xù)300℃下的軋制過程中單道次的最大變形量顯著增加。

4 復(fù)合板軋制

        鎂合金復(fù)合板可充分利用鎂合金和復(fù)合坯料的優(yōu)勢，克服單一板材的缺點。復(fù)合軋制是制備鎂合金復(fù)合板的常用工藝，可生產(chǎn)大面積和大厚度的同種或者異種金屬層壓復(fù)合板。吳宗河等探索了壓下率、軋制溫度和軋制速率等多種軋制參數(shù)下熱軋7075 Al/AZ31B鎂合金復(fù)合板結(jié)合強度的變化規(guī)律，由于界面元素擴散寬度的增大和鎂合金近界面晶粒組織的細化，鋁鎂合金復(fù)合板結(jié)合強度隨壓下率增加先升高后降低，但大變形導(dǎo)致 Mg 基體界面處產(chǎn)生微裂紋和鎂合金側(cè)晶粒異常長大，導(dǎo)致復(fù)合板材強度下降。采用雙相Mg-Li合金，利用冷軋鍵合工藝制備了3層Al/Mg-Li/Al復(fù)合板材，所得復(fù)合板材結(jié)合強度較好。

5 在線加熱軋制

        鎂合金板材，特別是鎂合金薄板在熱軋過程中因坯料溫度下降較快，導(dǎo)致鎂合金薄板單道次軋制壓下量低，軋制成形性較差。為了防止軋制過程中坯料溫度過快下降，重慶大學(xué)潘復(fù)生團隊開發(fā)了在線加熱軋制(On-LHR)鎂合金薄板技術(shù)和裝備，如圖所示。與常規(guī)熱傳導(dǎo)加熱鎂合金板坯相比，在線加熱軋制通過電流的熱效應(yīng)使板材產(chǎn)生熱量，板材加熱效率快。板材加熱和軋制過程中均施加一定的張力，使得多道次軋制板材保持平直，無翹曲缺陷出現(xiàn)。

        在此基礎(chǔ)上，潘復(fù)生團隊開展了在線加熱軋制鎂合金板材的相關(guān)研究工作。Pan等采用On-LHR工藝制備了 AZ31B 板材 ，其平均晶粒尺寸約為4.1 μm，沿軋制方向的屈服強度、抗拉強度和斷裂伸長合力學(xué)性能。Xiao等研究認(rèn)為On-LHR工藝制備的AZ31鎂合金板材的剪切帶內(nèi)大部分晶?；嫫叫杏诩羟袔Х植挤较?。隨著道次變形量的增加，剪切帶與RD的夾角逐漸減小，板材屈服強度逐漸降低。

        On-LHR可大大降低鎂合金邊部裂紋敏感性，確保平直板形和表面質(zhì)量。Huang等進一步研究了軋制張力對On-LHR制備AZ31鎂合金板材邊裂紋的影響，合適的張力對控制鎂合金板材軋制邊裂和獲得良好軋制板型具有重要作用。此外，劉強等研究認(rèn)為在線加熱軋制Mg-1.0Al-1.0Sn-0.5Mn和Mg-6.0Al[1]1.0Sn-0.5Mn板材裂紋明顯低于常規(guī)軋制板材。

6 寬幅板卷軋制

        鎂合金板卷軋制效率高，經(jīng)過多年研究，鎂合金大規(guī)格鑄坯制備和寬幅板卷軋制工藝基礎(chǔ)理論與技術(shù)取得了重要進展。東北大學(xué)樂啟熾課題組開展了新型電磁場對鎂合金坯料鑄造的三傳及其對凝固行為影響研究，開發(fā)出了鎂合金大規(guī)格高質(zhì)量扁錠的電磁鑄造技術(shù)與裝備，成功研制出橫截面為400 mm × 1600 mm、長度達5000 mm的迄今最大鎂合金大扁錠，為大卷重寬幅鎂板卷的軋制生產(chǎn)提供了前提。同時研究了AZ31鎂板輥道輸送溫度行程特征、軋制變形及其熱行為與工藝參數(shù)的關(guān)系，構(gòu)建了空冷過程溫控模型和近恒溫軋制判據(jù)；針對鎂板軋制溫度難以在線檢測的問題，構(gòu)建了鎂板坯發(fā)射率經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，并結(jié)合所建立的軋制力半經(jīng)驗?zāi)Ｐ洼o助感知變形區(qū)板溫變化，為寬幅鎂板近恒溫軋制提供了基礎(chǔ)理論支撐。

        針對鎂合金寬板軋制易出現(xiàn)邊裂從而導(dǎo)致軋制成材率較低的問題，研究了不同軋制工藝對AZ31鎂合金寬板邊裂的影響，建立了軋制區(qū)帶張力軋制模型和邊部失效預(yù)判模型。通過研究明確了坯料邊部倒角類型對寬板軋制區(qū)邊部溫度場和應(yīng)力狀態(tài)的影響，顯著減少了邊裂，大幅提高了寬板的軋制成材率。明確了預(yù)軋制、預(yù)側(cè)壓和大壓下不同組合軋制路徑與制度，顯著改善鎂合金寬板橫向和厚向的變形與組織均勻性，還能通過促進變形過程中的再結(jié)晶形核，顯著細化晶粒，促進錐面滑移系開動，有效促進連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生，從而顯著改善軋板的基面織構(gòu)和軋制成形性，軋制綜合成材率提高10%以上。