2022年笔记本镁合金 .pdf

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1、有色金属加工工艺课程论文笔记本电脑用厚度为1mm 镁合金板的生产工艺及质量控制学院：材料科学与工程学院姓名：谭利学号：2010730026专业：材料工程2011年 7 月 4 日名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 11 页 -笔记本电脑用厚度为1mm 镁合金板的生产工艺及质量控制谭 利(昆明理工大学材料科学与工程学院，云南昆明650093)摘要：笔记本电脑外壳既是保护机体的最直接的方式，也是影响其散热效果、美观、体重的最重要的因素。合金外壳有铝镁合金，钛合金，塑料外壳有碳纤维、聚碳酸酯和ABS工程塑料，本文主要介绍笔记本电脑外壳镁合金板材的轧制工艺及质量控制解决措施。

2、关键词：镁合金轧制；轧制工艺；质量控制及解决措施一、笔记本电脑(NB)的镁合金板机壳笔记本电脑使用镁合金作为机壳几乎是基于镁合金的全部优点：防震性能提高了电脑部件的可靠运行：抗电磁波干扰和电磁屏蔽性能保证了电脑的信息安全；尤其是优良的热传导性，大大地改善了电脑的散热问题。镁合金机壳的综合性能显著的高于塑料机壳，因此近几年镁合金笔记本电脑机壳得到飞速发展。如表 1 所示，镁合金应用在NB机壳的比例由 1996 年的 1.3，增加到 2000年的14.5。但根据台湾厂商所估计的应用比例其实己到达30。在 2001 年全球 NB总预估产量 2000 万台中，600 万台 NB将采用镁合金机壳。199

3、8年以后日本所有的笔记本电脑厂商均推出以镁合金外壳的机型，目前 38cm以下的机种已全面使用镁合金作为外壳。中国的联想、华硕等笔记本电脑1999年也部分采用了镁合金外壳。中国台湾是全球镁合金机壳生产基地，约5060的镁合金机壳是由台湾产业所生产，台湾镁合金产业2000 年合计 360 万片的总产量，将足够供应全球 600 万台镁合金 NB约 60的需求。表 1 全球 NB机壳使用情况名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 11 页 -镁合金是一种能够满足各种行业需求、发展前景极为可观的轻质合金材料。镁合金的密度为 1.89g/cm3，是目前最轻的金属结构材料，和钢；其比刚

4、度与铝合金和钢相当；其耐腐蚀性比低碳钢好得多；其减振性、磁屏蔽性远优于铝合金。镁合金与铁的亲和力小，固溶铁的能力低，因而不容易粘连模具表面，其所用模具寿命比铝合金高2-3 倍。此外，与其它金属结构材料相比，镁及镁合金具有易切削加工、易回收等一系列优点，在汽车、电子、电器，交通、航天、航空和国防军事工业领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景，是继钢铁和铝合金之后发展起来的第三类金属结构材料，并被称之为2l 世纪的绿色工程材料。随着很多金属矿产资源的日益枯竭，镁及其合金资源丰富而日益受到重视，特别是结构轻量化技术及环保问题的需求更加刺激了镁工业的发展。目前镁及镁合金材料的研究已成为世界性的热点

5、。因此，笔记本电脑底部壳件材料采用镁合金制造，这里就 1mm 镁合金板的生产工艺及质量控制工艺加以探讨。二、轧制镁合金板材镁合会的带材及板材一般采用轧制成形的方法生产。轧制过程可以细化晶粒，改善镁合金组织，显著提高镁合金的力学性能。轧制温度是镁合金轧制过程中的关键参数。轧制温度过低时，高的应力集中可导致孪晶形核和切变断裂；轧制温度过高时，晶粒容易长大而使板材热脆倾向增大。材料温度在在结晶温度以上的轧制称为热轧。如果轧辊为均匀的圆柱体，则这种轧辊称为平辊。用平辊进行的轧制，称为平辊轧制。金属在热轧过程中无加工硬化，所以在热轧时金属具有较高的塑性和较低的变形能力，这样用较小的能量能得到较大的变形量

6、。一般厚板可以在热轧机上直接生产，而薄板一般采用冷轧和温轧两种方式生产。板材生产流程如下为铸锭铣面一铸锭均匀化一加热一热轧开坯一温整一板坯剪切下料一板坯加热一粗轧一酸洗一加热一中轧一中断或下料一加热一精轧一产品退火一精轧一氧化上色一涂油包装。厚板轧制生产流程为轧坯通常在轧制前要在轧制面上或侧面铣面。一般来说，如果轧坯合金内部具有细小的晶粒尺寸和均匀的第二相分布时具有良好的轧制性能。台钻的镁合金和一些晶粒细小的单相镁合金具有良好的轧制性能，而名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 11 页 -AZ31镁合会轧坯则强烈希望晶粒细化处理后获得良好轧制性能。镁及镁合金的预热炉采用

7、带有空气循环的电阻链式加热炉。有些轧坯需要领热到高达 500oC，因此加热前应去掉毛刺和飞边，此外还需避免轧坯与铝合金的接触和粘附以防止过烧。预热过程中万一发生燃烧，应先将轧坯拉出炉外，扑灭火焰，用石棉御或玻璃布密封炉子，隔绝空气。热轧温度应保证合金具有最好的塑性变形能力，而镁合金热轧温度范围主要取决于合金性质。镁合金中板和厚板的组织和性能主要取决于热轧的终了温度。随着终轧温度的提高，除伸长率升高外，抗拉强度、屈服强度和压缩屈服强度普遍下降。板材的再结晶程度也随着终轧温度的提高而升高。因此为稳定厚板的力学性能，必须严格控制终轧温度。薄板轧制生产流程为薄板生产采用板坯，其加热温度一般比铸锭温度低

8、30-60oC，其加热时间主要取决于加热温度，板坯厚度，装炉量的多少及采用加热炉的形式。常用的板坯加热炉有箱式电阻空气循环炉和链条或履带式空气循环电阻加热炉。镁合金的粗轧基本属于热轧，粘辊严重。在生产中粗轧板坯的最终厚度一般为 5-6mm，特殊情况为 3mm。粗轧中应注意：开轧的头两道次应尽量提高往下量，减少道次，此后道次压下量逐渐减小。粗轧动作尽量快，时间短。轧辊预热温度应保证。在镁合会的中轧和精轧过程中，随着轧制道次的增加，板坯的温度逐渐降低，软件可以得到于冷轧制品相似的性能。中轧和精轧的道次压下量取决于轧辊温度，轧辊速度和润滑条件。在于轧的情况下，道次压下量的分配原则是，多道次和小压下量

9、。镁合金中轧和精轧时，轧辊的温度维持在200-250oC是最佳温度。三、轧制镁合金板材工艺镁及镁合金板带材的生产工艺流程为：图 1镁合金板带材生产工艺流程名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 11 页 -图 2镁合金板带材轧制工艺流程轧制 23 道次，平均道次压下率10%20%。其间轧件温度降到340以下时需要加热，加热温度350440，共加热 3 次。热轧时一般用猪油、石蜡或含石墨的四氯化碳溶液作润滑剂。图 3生产 1.0mm的 AZ31合金板的工艺流程四、板带产品的主要缺陷与质量控制板带箔产品常出现的缺陷，归纳起来主要有厚度超差；板形不良、表面缺陷及组织性能不合要求

10、等。它们分别在热轧阶段和冷轧阶段产生，或在热轧阶段孕育而在冷轧阶段暴露。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 11 页 -1、厚度超差产生厚度超差的原因：当胚料厚度波动太大或超差；铸锭加热温度波动太大，胚料热处理性能不均；压下分配不合理，操作或控制不当；张力不稳定或头尾失张；扎速变化太大，升降速时未及时调整压下；润滑冷却不均；测量不准等。生产中应根据具体条件和超差的原因，采取相应的合理措施予以消除。采用厚度自动控制系统 AGC 是保证厚度精度的可靠手段。2、表面缺陷除了热轧过程中可能出现层裂、张嘴、缠辊及粘辊现象外，板带热轧冷轧中常见的表面缺陷有起皮、起泡、夹灰、裂纹、

11、裂边、分层、辊印、压坑、金属及非金属压入、划伤、擦伤、腐蚀斑点及油斑等。这些缺陷与铸锭质量、轧制工艺及设备、轧辊质量、热处理、冷却润滑及操作水平等有关。常见表面缺陷产生的主要原因如下：1)贯穿气孔：熔铸品质不好。2)表面气泡：铸定含氢量高组织疏松；铸块表面凹凸不平的地方有脏东西，装炉前没有擦净；蚀洗后，铸块与包铝板表面有蚀洗残留痕迹；加热时间过长或温度过高，铸块表面氧化；第一道次焊合孔轧制时，乳液嘴没有闭严，乳液流到包铝板下面。3)铸块开裂：热轧时压下量过大，从铸锭端头开裂；铸块加热温度过高或过低。4)力学性能不合格：没有正确执行热处理制度或热处理设备不正常，空气循环不好；淬火时装料量大，盐浴

12、槽温度不正确；保温时间不足，没有达到规定温度即出炉；采用的热处理制度或试验方法不正确；试样规格形状不正确；试样表面被破坏。5)铸锭夹渣：熔铸品质不好，板片内夹有金属或非金属残渣。6)撕裂：润滑油万分不合格或乳液太浓，板片与轧辊间产生滑动，金属变形不均匀；没有控制好轧制率，压下量太大；轧制速度过大；卷筒张胃高速得不正确，张力不稳定；退火品质不好；金属塑性不够；辊型控制不正确，使金属内应力过大；热轧卷裂边；轧制昌润滑不好，板带与轧辊磨擦过大；送卷不正，带板一边产生拉应力，一边产生压应力，使边沿产生小裂口，经多次轧制后，从裂名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 11 页 -口

13、处继续扩大，以致撕裂；精整时拉伸机钳口夹持不正或不均，或板片有裂边，拉伸时就会造成撕裂；淬火时，兜链兜得不好或过紧，使板片压裂，拉伸矫直造成撕裂。7)过薄：压下量调整不正确；测厚仪出现故障或使用不正确；辊控制不正确。8)压折（折叠）：辊型不正确，如压光机轴承发热，使轧辊两端胀大，结果压出的板片中间厚两边薄；压光前板片波浪太大，使压光量过大，从而产生压折；薄板压光时送入不正易产生压折；板片两边厚差大，易产生压折。9)非金属压入：热轧机的轧辊、辊道、剪刀机等不清洁，加式过程中脏物掉在板带上，经轧制而成；冷轧机的轧辊、导板、三辊矫直机、卷取机等接触带板的部分不清洁，将脏物压入；轧制油喷嘴堵塞或压力低

14、，带板表面上粘附的晨金属脏物冲洗不掉；乳液更换不及时，铝粉冲洗不净及乳液槽未洗刷干净。10)过烧：热处理设备的高温仪表不准确；电炉各区温度不均；没有正确执行热处理制度，金属加热温度达到或超过金属过烧温度；装料时放得不下，靠近加热器的地方可能产生局部过烧。11)金属压入：加热过程中金属屑落到反带上经轧制后形成；热轧时辊边道次少，裂边的金属掉在带板上；圆盘剪切边品质不好，带板边缘有毛刺，压缩空气没有吹净带板表面的金属屑；轧辊粘铝后，将粘铝块压在带板上；导尺夹得过紧，刮下来的碎屑掉在板上。12)波浪：辊型高速得不正确，原邕辊型不适合；板形控制系统出现故障或使用不当；冷轧毛料原始板形差或断面中凸度过大

15、；压下率、张力、速度等工艺选择不当；各种类型的矫直机调整得不好，矫直辊辊缝间隙不一致，使板片上薄的一边产生波浪；对拉伸矫直和拉弯矫直机，伸长率选择不当。13)腐蚀：板片经淬火、洗涤、干燥后，表面残留有酸、碱或硝盐痕迹时，经过一段时间后板片就会受到腐蚀；板带保管放置不当，有水滴掉在板面上；加工过程中，接触产品的辅助材料，如火油、轧制油、乳液、包装油等含有水分或呈碱性，都有可能引起腐蚀；包装时卷材温度过高，或包装不好，动输过程中受到损坏。14)划伤：热轧机辊道，导板粘铝，使热压带板划伤；冷轧机导板、夹送辊名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 11 页 -等有突出尖角或粘铝；

16、精整机列加工时被导路划伤；成品包装时，抬片抬放不当。15)元素扩散：退火及淬火时，没有正确执行热处理制度，不合理地延长加热时间或提高保温温度退火、淬火、次数过多；热轧尾部或预先切机列没有按工艺规程要求切头尾，使板片包铝层不合格而造成；错用了包铝板，使用铝板太薄。16)过厚：原因同 7“过薄”。17)擦伤：吊运卷筒时不小心，易造成擦伤；送板带不正，轧制时将送歪的带板拉正，使带板与轧辊间产生相对磨擦；卷卷时张力采用不正确，卷取时张力，开卷时张力大，轧辊把卷筒闰紧使板间产生错动；润滑汪含纱锭油太多，轧制后卷筒上残留油不一样，开卷时圈与圈之间产生很微小滑动造成擦伤。18)过窄：剪切时圆盘剪间距调整过窄

17、；热粗轧宽展余量不足；热精轧圆盘剪调节时，没有很好地考虑收缩量与剪切时的剪切余量。19)过短：剪切时定尺不当或设备出现故障。20)镰刀形：热轧机轧辊两端辊缝值不同；导尺送带不正，带板两边延伸不同；热轧机轧辊预热不好，辊型不正确；乳液喷射不均或喷嘴有堵塞；压光机轧制时板片未对中。21)裂边：铸锭加热温度过低，热压时产生的裂边没有全部切掉，冷轧后裂边扩大；热轧边量过小，可能产生裂边；压下率过大或过小；铸锭浇口部分未切掉，热轧时就会裂边；切边时两边切得不均匀，一边切得太少，或能产生裂边；退火品质不好，金属塑性不够；包铝板放得不正，使一面侧边包铝不完全22)裂纹：铸锭本身裂纹或加热温度过高或过低；轧制

18、率不适当引起压缩。23)收缩孔：铸块品质不好。24)白斑点：冷轧用的乳液不清洁，或新换乳液搅拌不均。25)乳液痕：轧制时乳液没有吹净，使乳液卷入卷筒里；热轧精轧温度太低，乳液浓度太高；风管里有水，随空气吹到带板上。26)包铝层错动：包铝板放得不正，热粗轧时金属包铝板和铸锭间发生错动；热粗轧轧制时铸块送得不正；焊合轧制时压下量太小，没有焊合上；对侧面包铝铸块辊边量太大；精整剪切及热精轧切边量不均，一边切得太少。27)凹陷（碰伤）：板片或卷筒在搬运及停放过程中被碰撞；冷轧或退火时卡子打得不好，以及退火料架不干净，有金属物或突出物；冷轧时卷入硬的金属名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第

19、8 页，共 11 页 -渣或其它硬东西。28)松树支状：冷轧时压下量太大，金属在轧辊间由于磨擦力大，来不及流动而产生滑动；轧制液浓度太大，流动性不好，不能均匀分布在板带表面上，轧制后就会产生松树枝状；厚度显示仪器出现故障；冷轧张力太小，尤其是后张力小。29)压过划痕：热轧产生波浪或镰刀形，当其通过尾部给料辊、剪刀、三辊等时被划伤，及热轧机导板之划伤，并被压过；退火装料或搬运次数多，使卷筒松层；热轧道路粘铝划伤带板，经冷轧后产生；冷轧机的道路，三辊、五辊出现粘伤或转动不灵，划伤、擦伤铝板，经轧制而产生；冷轧及热热轧张力不稳定，张力大小不匹配，或装卸卷时不小心，使层间错动擦伤板面。30)硝石痕：淬

20、火后洗涤不净，板片表面留有硝石痕压光前擦得不干净。31)印痕：冷轧机轧辊粘有金属残渣，或轧辊上带上印痕印在板面上；矫直和辊子上粘有金属残屑，未清辊或清辊不彻底。32)粘铝：在剪切机列上因矫直机辊子不干净造成粘铝；精整时的所有多辊矫直机易粘伤板面；热轧或冷轧时轧辊粘铝造成板带粘伤。33)揉擦伤：淬火后板片弯曲度太大，互相擦伤；装卸料时不小心，或装料量太多，使板片互相错动。34)折伤：薄板搬放不小心。35)横波：冷轧薄板时张力控制不当，使卷筒内匝在卷时造成雀窝；轧制过程中中间停车。36)包铝层厚度不合格：热轧焊合压下量过大；热轧尾部预剪切头切尾量太小；包铝板用错了；碱洗时间过长。37)油痕：冷轧以

21、后板上残留轧制油。38)滑移线：板片在拉伸时因拉伸量太大出现的滑移线（沿45方向）。39)水痕：淬火后未擦干净，压光时压在板片上。40)表面不亮：轧辊、压光辊、矫直辊光洁度不够，润滑性能不好，太脏。41)小黑点：在热轧板材过程中，由于高温乳液分解，分解产物与在轧制过程中因润滑不好使轧辊与铝板磨擦而产生的铝粉在高温下相互作用，产生“小黑点”混合于乳液中，经过轧制又压到铝板表面上，形成小黑点；乳液稳定性不好，名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 11 页 -不清洁，润滑性不好，用硬水配制，乳液喷射到轧辊上不均匀，及辊道不清洁，辊道、地沟、油管、油箱不清洁也易产生“小黑点”。

22、42)起皮：由于铣面品质不好，加热铸块表面氧化，铸块本身品质不好面形成条状或块状起皮。43)分层：在轧制过程中，带板端头或边部产生不均匀变形，继续制时扩展而成。3.组织性能不合格影响产品性能的本质因素是制品的成分和组织，加工工程的各种工艺因素通过影响金属内部组织的变化来影响性能。产品性能对一般结构材料主要是指力学性能。除合金成分、铸造组织影响产品组织性能之外，热轧产品组织性能不合格的主要原因是终轧温度控制不当及加热温度不合理，变形量不够。冷轧产品主要取决于冷轧加工硬化程度及热处理工艺。硬态、特硬态及加工率控制性能的半硬态产品，主要是成品总加工率控制不严，或胚料和成品厚度波动大导致组织性能不合。

23、对于软态及成品退火控制性能的硬态和半硬态产品，主要是产品退货制度不合理，退火设备性能较差、加热时过热、过烧、氧化、吸气等原因造成的。也与产品退火前得冷轧总加工率大小有关。4.主要有以下几个方面采取措施1）胚料因素：合理调整金属的化学成分，改善铸锭质量，设法使成分组织均匀，减少胚料本身缺陷，正确的选择胚料尺寸。2）轧辊因素：合理设计轧辊辊型形状尺寸，保证其硬度，使其表面光洁，变形过程中注意合理调控轧辊温度。3）变形工艺因素：选择合适的变形程度，采取合理的温度-速度制度，保持良好的冷却润滑，注意减少外摩擦的有害影响，尽量减少变形的不均匀性，保持变形温度的均一性，尤其是要维持适当的变形终了温度。4）

24、加热及热处理因素：采取合适的温度-时间制度，注意炉内气氛，尽量使被处理材料温度均匀。5）其他因素：勤于观察，细心操作，加强管理，注意各种辅助工序。生产过程中的产品质量问题要及时发现、纠正和去除，不带入下一道工序。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 11 页 -参考文献1Fredrich,Schumann.Researchfora new age ofmagnesium intheautomotiveindustry.JournalofMaterialsProcessingTechnology,2001,117:276 2822王文先,张金山,许并社.镁合金材料的应用

25、及其加工成型技术.太原理工大学学报,2001,32(6):5996033张青来,李强.AZ31B 变形镁合金压力成形.轻合金加工技术,32(I),2004:30.344陈 振 华,夏 伟 军,严 红 革 等.镁 合 金 材 料 的 塑 性 变 形 理 论 及 其 技 术.化 工 进展,23(2),2004:127-1355虞莲莲.实用有色金属材料手册.北京:机械工业出版社,20016张 娅,马 春 江 等.变 形 镁 合 金 塑 性 变 形 机 制 及 动 态 再 结 晶.轻 合 金 加 工 技术,31,2003(11:35 39)7黄少东,唐全波,赵祖德等.用镁合金促进兵器装备轻量化,金属成形工艺,20(5),2002:8108余琨,黎文献等.变形镁合金的研究、开发及应用.中国有色金属学报,2003,13(2):2772889刘 正.压 铸 镁 合 金 在 汽 车 工 业 中 的 应 用 和 发 展 趋 势.特 种 铸 造 及 有 色 合金,1999(5):55-58名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 11 页 -