[發明專利]一種噴射成形鋁合金電塑性多向鍛造方法及裝置

在審

• 申請號: 201810982567.1
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN109201983A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 薛克敏;胡勇;李萍;嚴思梁;石文超
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: B21J5/00
• 分類號: B21J5/00;B21J7/14;B21J13/00;C22F1/04
• 代理公司: 合肥昊晟德專利代理事務所(普通合伙) 34153
• 代理人: 王林

本發明公開了一種噴射成形鋁合金電塑性多向鍛造方法及裝置，將噴射成形的鋁合金坯料切割成長方體形狀的鋁合金錠坯；對切割后的鋁合金錠坯進行包套處理，用鋼板將整個鋁合金錠坯緊密包裹起來；將包套后的鋁合金錠坯沿長方體高度Z向進行鍛造，同時對鋁合金錠坯通以脈沖電流；翻轉鋁合金錠坯，沿Y向對其進行鍛造的同時輔以脈沖電流；繼續翻轉鋁合金錠坯，沿X向對其進行鍛造的同時輔以脈沖電流，完成一道次的電塑性多向鍛造；重復步驟(3)完成多道次的電塑性多向鍛造；去除包套后獲得噴射成形鋁合金坯。適用于噴射成形鋁合金錠坯致密化，可獲得具有細小晶粒組織、第二相均勻彌散分布、致密化程度高和力學性能良好的噴射成形鋁合金坯。

技術領域

本發明涉及一種鋁合金冷加工成形技術，尤其涉及的是一種噴射成形鋁合金電塑性多向鍛造方法及裝置。

背景技術

噴射成形技術因其制坯過程中材料的冷卻凝固速度大幅度提高，相比于傳統鑄造成形制備的材料可具有更高的合金成分、更細小的晶粒和較低的偏析傾向，噴射成形鋁合金憑借其高強度、耐腐蝕、韌性好等優異的綜合力學性能，在我國航空航天及軍事工業領域得到了日益廣泛的應用。

然而，噴射成形技術制備的鋁合金坯料由于含有一定量孔隙造成組織密度低，同時氧化膜的存在使得顆粒之間達不到良好的冶金結合，需要采用合理的后續致密化加工提高其致密度，以充分提高制品的各項性能。而傳統的噴射成形鋁合金致密化手段，如鍛造、擠壓、軋制、熱等靜壓等熱機械加工工藝存在較大局限。一方面因其變形量有限，對錠坯致密化及組織改性能力有限；另一方面鋁合金晶粒在熱機械加工過程中由于受到熱作用，晶粒不可避免地發生一定程度長大，會弱化機械加工的晶粒細化效果，同時加熱會形成氧化皮造成材料燒損且降低表面質量。

包套鍛造技術是通過在坯料外包覆一層可變形包套，增大變形過程靜水壓力，可顯著提升材料的變形性。多向鍛造技術通過在材料的三個軸向不斷進行壓縮和拉長，從而引入大的應變量，可顯著提升材料組織均勻性和力學性能。

哈工大王凌芳對噴射成形7075鋁合金采用單向包套鍛造(王凌芳.噴射成形超高強鋁合金包套鍛造工藝研究[D].哈爾濱工業大學,2015)，結果發現變形開裂行為得到有效控制，拉伸強度獲得一定提升，但提升幅度不明顯，而且鍛后組織仍存在較多微觀孔隙，致密化程度不夠。

中國發明專利申請：201810068960.X，發明名稱為：一種含Cr和Mo的β凝固TiAl合金多向包套鍛造方法，將TiAl合金進行包套多向鍛造，解決現有TiAl合金在單向鍛造時變形不均勻、組織和性能各向異性強等問題。但該方法鍛造前后熱處理制度復雜，且需將坯料加熱至1150℃以上，對鍛造設備要求較高，該方法無法直接應用且不適宜應用于噴射成形鋁合金材料，而且工序復雜、成本較高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于：如何高效提升噴射成形鋁合金組織致密度及其性能，提供了一種噴射成形鋁合金電塑性多向鍛造方法及裝置。

本發明是通過以下技術方案解決上述技術問題的，本發明的一種噴射成形鋁合金電塑性多向鍛造方法，包括以下步驟：

(1)將噴射成形的鋁合金坯料切割成長方體形狀的鋁合金錠坯；

(2)對切割后的鋁合金錠坯進行包套處理，用鋼板將整個鋁合金錠坯緊密包裹起來；

(3)將包套后的鋁合金錠坯沿長方體高度Z向進行鍛造，同時對鋁合金錠坯通以脈沖電流；翻轉鋁合金錠坯，沿Y向對其進行鍛造的同時輔以脈沖電流；繼續翻轉鋁合金錠坯，沿X向對其進行鍛造的同時輔以脈沖電流，完成一道次的電塑性多向鍛造；

(4)重復步驟(3)完成多道次的電塑性多向鍛造；

(5)去除包套后獲得噴射成形鋁合金坯。