[發明專利]一種連續柱狀晶或單晶組織金屬材料無模拉拔成形工藝

無效

• 申請號: 200910082007.1
• 申請日: 2009-04-17
• 公開（公告）號: CN101554636A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: 劉雪峰;謝建新
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B21C1/00
• 分類號: B21C1/00;B21C9/00
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于金屬材料熱加工技術領域，特別是提供了一種連續柱狀晶或單晶組織金屬材料無模拉拔成形工藝。

背景技術

連續柱狀晶組織(或連續纖維晶組織)或單晶組織的金屬材料由于不存在垂直于長度方向的橫向晶界，具有優良的塑性加工性能和物理、化學及力學性能[謝建新，等.材料加工新技術與新工藝[M].北京：冶金工業出版社，2004]，在國民經濟高技術領域和國防軍工領域有著重要用途，是目前國內外正在積極開發和推廣應用的一類高性能材料。

為了使連續柱狀晶組織或單晶組織的金屬材料經過塑性變形后仍然為連續柱狀晶組織(或連續纖維晶組織)或單晶組織，保持其優異的性能，傳統的方法是對具有連續柱狀晶組織或單晶組織的鑄態金屬坯料采用低溫強加工方法進行組織控制，使該類金屬的塑性加工與退火處理均在低于再結晶溫度以下進行，包括冷加工、溫加工、低溫退火、回復退火等，防止產生再結晶而成為等軸晶組織[Zhang?Hong，Xie?Jianxin，Wang?Zidong.Fabrication?of?purecopper?rods?containing?continuous?columnar?crystals?by?continuous?unidirectional?solidificationtechnology[J].Journal?of?University?of?Science?and?Technology?Beijing，2004，11(3)：240～244]。但是，低溫強加工方法存在著工藝流程較長、道次變形量較小、生產效率較低、生產成本較高等問題。

傳統的熱加工方法容易導致連續柱狀晶組織或單晶組織金屬材料發生再結晶，不能獲得所希望性能的產品。

無模拉拔成形是一種不使用傳統拉拔模具，通過冷熱源的加熱和冷卻控制而進行塑性成形的熱加工方法，具有快速升溫、快速冷卻，高溫下停留時間短，拉拔過程無摩擦，所需拉拔力小，單一道次變形量大，生產效率高等優于常規拉拔工藝的優點[Furushima?T，ManabeK.Experimental?study?on?multi-pass?dieless?drawing?process?of?superplastic?Zn-22％Al?alloymicrotubes[J].Journal?of?Materials?Processing?Technology，2007，187(12)：236～240]，適合于各種難加工材料、變斷面材料的加工。但迄今為止，未見有關采用無模拉拔方法加工具有連續柱狀晶組織或單晶組織材料的報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種連續柱狀晶或單晶組織金屬材料無模拉拔成形工藝，解決常規低溫強加工成形連續柱狀晶或單晶組織金屬材料工藝流程較長、道次變形量較小、生產效率較低、生產成本高，而傳統熱加工成形易導致其組織發生動態再結晶，不能保留連續柱狀晶組織(或連續纖維晶組織)或單晶組織所特有的優異性能等問題，利用無模拉拔加熱升溫速度快、冷卻速度快，變形區在高溫下停留時間短的特點，開發一種適合于連續柱狀晶或單晶組織金屬材料的無模拉拔成形工藝，流程短、道次變形量大、加工效率高，且可以保留連續柱狀晶組織(或連續纖維晶組織)或單晶組織，獲得具有優異性能的產品。

一種連續柱狀晶或單晶組織金屬材料無模拉拔成形工藝，工藝如下：

以具有連續柱狀晶組織或單晶組織的鑄態金屬棒材、線材或管材為坯料。無模拉拔時將坯料加熱到其熔點溫度Tm(用絕對溫度表示，單位K)的0.40～0.90倍之間，采用空冷或水冷方式冷卻，水冷時冷熱源距離5～50mm、冷卻水流量40～90L/h。通過控制拉拔速度Vo與坯料送進速度Vi之比(其中1＜Vo/Vi＜3)得到斷面收縮率最高可達到70％且仍然具有連續柱狀晶組織(或連續纖維晶組織)或單晶組織的金屬材料產品。

本發明的優點在于：

1、成形后的金屬材料仍然具有連續柱狀晶組織(或連續纖維晶組織)或單晶組織，具有優異的力學性能、物理性能和化學性能。

2、道次變形量大，生產效率高。

3、不需模具，無摩擦、無潤滑、無污染，生產成本低。

附圖說明

圖1是具有連續柱狀晶組織的鑄態金屬坯料的金相照片圖。

圖2是具有連續柱狀晶組織材料經無模拉拔加工后的金相照片圖，仍為連續柱狀晶組織。

具體實施方式

實施例1：