[發明專利]一種時變控制半固態成形工藝

有效

• 申請號: 201710408662.6
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN107199321B
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 孟毅;易雨詩;周慧敏;李茜;周建城
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B22D17/00
• 分類號: B22D17/00
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

本發明公開了一種時變控制半固態成形工藝，將預先制備好的合金坯料加熱至高于固相線溫度40?60℃并保溫20?60s，得到具有球狀組織的半固態漿料，此時液相體積分數為25?35%；將得到的半固態漿料放入模具中，使模具下模溫度跟半固態漿料一樣，而上模溫度控制為300?350℃，以1.0?2.0/s的應變速率進行首段成形，直到真應變達到0.4?0.5；首段成形后自然冷卻，待液相體積分數降低到10?15%時，再按模具成形工藝進行次段成形以達到需要的變形程度。本發明能夠解決現有半固態成形工藝存在的固液相分離造成的鎂合金半固態成形制件組織的不均勻性和質量的不可靠性。

技術領域

本發明涉及一種半固態成形工藝，尤其涉及一種時變控制半固態成形工藝，屬于金屬半固態成形技術領域。

背景技術

半固態加工技術是充分利用金屬合金材料在其半固態溫度區間內呈現等軸球狀組織以及良好且可控的流動性和較小的變形抗力等特點，而建立的一種先進的近凈成形技術。該技術的應用對于提高金屬材料的質量利用率和性能利用率、延長模具壽命、節能減排等方面具有重要的作用。

目前，半固態成形工藝主要應用在汽車、電子產品、儀表等行業，零件尺寸較小，選用的成形工藝多為半固態流變壓鑄或觸變壓鑄，制件性能相對低，沒有充分發揮半固態成形的優勢。而對于汽車、重型機械、武器裝備上許多形狀復雜的承重件，采用輕質合金替代原鋼質零件遇到的難題是采用壓鑄不能滿足性能要求，采用固態鍛造難以成形。半固態模鍛是解決這類零件最有前途的方法之一，但采用簡單的固態鍛造的成形方法可能造成制件各部施壓不均勻，導致相應的性能不均勻問題。

半固態加工制件組織的不均勻性和質量的不可靠性不僅是禁錮半固態加工技術廣泛應用于制造業的沉重枷鎖，也是半固態加工技術在關鍵領域取代傳統金屬加工技術的技術鴻溝。半固態成形制件不均勻的微觀組織是由于成形載荷下固相和液相不同的變形和流動行為所引發的固液相分離現象造成的。就金屬成形而言，固液相分離嚴重影響制件的力學性能，并阻礙半固態成形技術的工業應用。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于提出一種時變控制半固態成形工藝，本發明能夠解決現有半固態成形工藝存在的固液相分離造成的鎂合金半固態成形制件組織的不均勻性和質量的不可靠性。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種時變控制半固態成形工藝，包括如下步驟：

1）首先獲得待成形合金材料固相線和液相線，由此確定半固態溫度區間；步驟1）通過差示掃描熱分析方法獲得待成形合金材料固相線和液相線。

2）將預先制備好的合金坯料加熱至高于固相線溫度40-60℃并保溫20-60s，得到具有球狀組織的半固態漿料，此時液相體積分數為25-35%；

3）將步驟2）得到的半固態漿料放入模具中，使模具下模溫度跟半固態漿料一樣，而上模溫度控制為300-350℃，以1.0-2.0/s的應變速率進行首段成形，直到真應變達到0.4-0.5；

4）首段成形后自然冷卻，待液相體積分數降低到10-15%時，再按模具成形工藝進行次段成形以達到需要的變形程度。

步驟2）加熱過程、步驟3）首段成形、步驟4）冷卻和次段成形均在真空或者惰性氣體保護氣氛下進行。

步驟2）的合金坯料按如下方法預先制備，將初始材料通過近液相線模鍛制坯工藝制備得到。

步驟2）合金坯料加熱在感應加熱熔煉爐中進行。