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鎂合金是實際應用中質量最輕的金屬結構材料，同時，鎂合金具有比強度和比剛度高、彈性模量大、生物相容性好、導熱導電性好、電磁屏蔽能力強和阻尼減震性能好等優點，被廣泛應用于航空航天、交通運輸、國防軍工、裝備制造和3C電子等領域，被譽為“二十一世紀最具發展前景的綠色工程材料”。
軋制是生產鎂合金板材的主要方法之一，可靈活生產不同厚度和寬度的板材。軋制是塑性成形方法中制備鎂合金板材最經濟有效的方法，軋制過程可以細化晶粒，改善組織并顯著提高合金的力學性能，多年來已經發展了許多種軋制技術。然而，目前鎂合金板材軋制技術還不成熟，軋后板材各向異性高，沖壓成形性差，邊緣開裂嚴重，材料利用率低，因此，需要通過研究鎂合金板材的軋制方法來促進鎂合金發展。
鎂合金軋制方式有哪些？
軋制方式可分為常規軋制和特殊軋制。常規軋制分為：傳統軋制、熱擠壓軋制和雙輥連續鑄軋；特殊軋制主要有：異步軋制、交叉軋制、大應變軋制、電脈沖軋制等。
一、常規軋制（NR）
1.1傳統軋制
傳統軋制是通過在軋機上熱軋和溫軋鎂合金鑄錠，有時也在最后采用冷軋來制備鎂合金板材的工藝。
傳統的軋制方式可以細化鎂合金組織晶粒，能夠一定程度的使力學性能有所改善，但是它也存在著一些不足。因為采用的是多道次小變形量軋制的工藝措施，需要中間退火和加熱軋輥，低效且浪費資源，造成鎂合金板材軋制生產的成本一直很高。
1.2熱擠壓軋制
一般而言的熱擠壓軋制法，是通過熱擠壓開坯將板材軋制成所需要的形狀的軋制工藝方法。
因為擠壓過程是在在擠壓筒中進行，使得板材散熱較慢，最大程度的發揮出它的塑性，從而一定程度上可抑制鎂合金產生裂紋，因此該方法適用于大部分的鎂合金板材的生產，但該方法尚存在一些缺點，比如軋制的板材尺寸不能太大，材料軋制過程浪費大，成品率低，設備和儀器投資大。
1.3雙輥連續鑄軋
鎂合金采取雙輥連續鑄軋技術（TRC）制備鎂合金板坯示意圖如圖1、圖2所示，分別是水平雙輥鑄軋和立式雙輥鑄軋。它使用2個反向旋轉輥作為結晶器，在熔化鎂合金配料后，通過分配系統（鑄嘴）將熔體均勻地送入鑄輥之間，鑄輥將鑄造和塑性加工合為一體（鎂合金溶液在快速冷卻的同時發生塑性變形），以較高的效率制備出所需求的鎂合金板坯。
該工藝不經過熱軋，與傳統方法相比，雙輥連續鑄軋技術生產周期短，效率高，成本低，節省能源，成材率高，并且軋后板材表面光滑，組織性能致密。但利用該方法制備鎂合金板材晶粒粗大，存在難以排除的氧化夾雜和鑄板缺陷，并且可生產的板材尺寸有限。于是，現在許多研究人員正在添加一些金屬精煉劑來精煉鑄件，以獲得具有細小均勻晶粒的鎂合金鑄軋板材，總之，該技術具有巨大的發展潛力。
二、特殊軋制
2.1異步軋制（DSR）
異步軋制原理如下圖3，它通過改變上下軋輥直徑、轉速、摩擦條件使得兩個工作輥表面線速度不相等，在軋制變形區形成了“搓軋區”，搓軋區減小了外摩擦水平壓力對變形的阻礙作用，從而顯著降低了軋制變形時的總壓力。故采用異步軋制使得板材晶粒細化，并且板材基面織構強度得到減弱，屈服強度降低，塑性提高。
2.2交叉軋制
交叉軋制后板材晶粒變小，組織均勻穩定，同時改善了基面織構，使板材的塑性韌性提高，但沖壓成形性能卻稍有降低。同時交叉軋制技術可以優化鎂合金的各向異性，使得力學性能更為均勻，板在不同方向上的力學性能在板面上較少。除此之外，交叉軋制后鎂合金板材基面織構改善與晶粒細化使得板材強度增強，而板材脹形性能降低。因為軋制方式對板材有所限制，交叉軋制加工工藝復雜，不適用于鎂合金板材的大規模制備。
2.3大應變軋制（LSR）
大應變軋制工藝是采用的劇塑性變形技術，能使晶粒尺寸發生大程度的減小，可獲得超細晶組織材料。大應變軋制可分為累積疊軋和等徑角軋制。
1)累積疊軋
累積疊軋是劇烈塑性變形技術之一，這種工藝方法是在一定溫度下，將進行加工硬化及脫脂等表面處理后獲得的兩塊尺寸相等金屬板疊軋并使其自動焊合，然后用此工藝反復疊軋焊合從而獲得的板材具有較大應變。
累積疊軋技術不僅設備投資低，工藝較其他方法簡單，獲得成品率高，而且薄板軋制不限制應變大小，材料的最終尺寸不發生改變，卻可細化組織提高材料強度，此工藝方法被認為是最有望能制備大尺寸、高經濟、高性能細晶鎂合金板材的工業化生產的方法。該技術具有誘人的應用前景，但用此方法制備鎂合金板材時仍有一些缺點，例如厚板在加工中發生大塑性變形并開裂，加熱時易發生氧化現象和制備大尺寸的板材較困難等。現在的累積疊軋主要用于制成高性能薄板。
2)等徑角軋制
等徑角軋制是基于等徑角擠壓的基本原理，將軋制和大剪切變形相結合的一項特殊軋制技術。等徑角軋制工藝可以改善鎂合金板材晶粒尺寸使得尺寸降低并產生大量細密孿晶，從而提高板材的強度和室溫塑性變形能力。
另外，經等徑角軋制后的板材晶粒會在剪切力作用下發生轉動，從而造成基面取向演化為非基面取向，使基面織構明顯減弱。該工藝有較大的應用前景，雖然有著軋制薄板時易失穩起皺和軋制工藝過程不穩定的缺點，然而，隨著軋制通道的變大，板的強度變小，塑性和成形性有了明顯的改善。
2.4電脈沖軋制
兩個軋輥之間相互絕緣，施加脈沖電流同時進行軋制的工藝稱為電脈沖軋制，將電流的電塑性效應和塑性完美結合，在電塑性作用下，其塑性有了很大的改善。電脈沖軋制技術有很多優點，例如降低材料的變形抗力，提高材料力學性能和成形極限，減少加工工序和改善產品質量等。因此，電塑性加工電脈沖軋制技術在鎂合金塑性加工中具有很大的應用前景。
三、軋制成形邊裂的研究
鎂合金特殊的晶體結構和物理性質導致其在軋制過程中極易出現邊裂等缺陷。邊裂不僅降低板材的成材率，而且在后續軋制過程中會發生擴展，破壞生產過程的連續性，嚴重制約了鎂合金的推廣應用。因此，減少或消除鎂合金板材的邊裂缺陷，提高成品性能，已成為材料領域研究的熱點問題。
影響邊裂形成的因素：
（1） 軋制溫度：溫度是影響鎂合金板材軋制過程的重要因素之一。鎂合金在常溫下塑性變形能力較差，一般需要對其加熱后進行軋制。
（2） 壓下制度：壓下制度既包含軋制道次的最大壓下率，也包含該軋程累積的總壓下率。首先，道次壓下率達到一定數值后，鎂合金板材就會產生邊裂缺陷。其次，總壓下率對邊裂缺陷的形成也有很大影響。
（3） 軋制速度：軋制速度對鎂合金板材邊裂的產生也有重要的影響。高速軋制可提高鎂合金板材的軋制成形性能。
（4） 應力狀態：在金屬變形過程中，大多數裂紋都是由不均勻變形和遇到障礙物(晶界或第二相)而引起的較高的應力集中。當應力集中達到臨界斷裂強度時，就會產生裂紋，鎂合金板材邊裂的產生亦是如此。
參考來源：
盧維娜，等.鎂合金板材軋制成形現狀及其發展.冶金與材料.2018.
劉江林，等.鎂合金板材軋制成形邊裂的研究進展.材料導報.2020.
