[發(fā)明專利]一種半固態(tài)觸變-塑性復(fù)合多段成形工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910544058.5
• 申請(qǐng)日: 2019-06-21
• 公開（公告）號(hào): CN110202109B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟毅;虞闞;李長杰;曾立
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): B22D17/00
• 分類號(hào): B22D17/00;B22D17/20;B22D17/32
• 代理公司: 重慶博凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50212
• 代理人: 張先蕓

本發(fā)明公開了一種半固態(tài)觸變?塑性復(fù)合多段成形工藝，包括如下步驟：1）獲得待成形材料的再結(jié)晶溫度、固相線溫度、液相線溫度；2）將合金坯料加熱至半固態(tài)坯料的制備溫度并保溫20?60s，獲得半固態(tài)坯料；3）預(yù)熱模具的上模和下模，將半固態(tài)坯料放入下模中，下壓上模使半固態(tài)坯料局部充填模具的型腔進(jìn)行半固態(tài)觸變成形；控制整個(gè)半固態(tài)觸變成形過程中的應(yīng)變速率和真實(shí)應(yīng)變量；4）將制得的預(yù)制件冷卻至1）中確定的塑性成形的塑性成形溫度區(qū)間內(nèi)，開展塑性成形以實(shí)現(xiàn)金屬坯料對(duì)模具的完全充填，得到制件。采用本發(fā)明提供的制備工藝能夠使制件的組織均勻并且提高制件的力學(xué)性能，拓寬半固態(tài)成形技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬材料加工領(lǐng)域，具體涉及一種半固態(tài)觸變-塑性復(fù)合多段成形工藝。

背景技術(shù)

半固態(tài)成形是對(duì)具有一定液相體積分?jǐn)?shù)的固液混合金屬坯料進(jìn)行壓鑄、擠壓或模鍛成形，是一種介于普通鑄造（純液態(tài)）和塑性成形（純固態(tài)）之間的成形方法。與普通的金屬加工方法相比，半固態(tài)金屬加工具有如下優(yōu)點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀零件的一次精確近凈成形；凝固收縮小，成形件尺寸精度高；成形件力學(xué)和組織性能好；可成形難加工金屬材料；且成形載荷低，模具磨損少，模具使用壽命高等。

目前，半固態(tài)成形工藝主要應(yīng)用在生產(chǎn)尺寸較小的零件產(chǎn)品的工業(yè)領(lǐng)域，選用的成形工藝多為半固態(tài)流變壓鑄或半固態(tài)觸變壓鑄，制件的力學(xué)的性能低于傳統(tǒng)鍛造成形制件，并沒有很好的發(fā)揮半固態(tài)成形的優(yōu)勢。對(duì)于汽車、重型機(jī)械、武器裝備上許多形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜的承重件，采用輕質(zhì)合金替代原鋼質(zhì)零件遇到的難題是采用壓鑄不能滿足性能要求，采用固態(tài)塑性成形難以成形復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。即使使用半固態(tài)成形方法實(shí)現(xiàn)制件的一次近凈成形，也需要在近凈成形后進(jìn)行多次塑性成形。由于金屬有限的塑性成形性能和制件復(fù)雜的幾何形狀之間的矛盾，需要采用多火次多道次塑性成形，反復(fù)的加熱和塑性成形不僅會(huì)消耗大量的能力，還會(huì)延長生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)效率。

再有，在半固態(tài)成形過程中，由于液相較好的流動(dòng)性，液相往往富集于半固態(tài)成形制件的邊緣區(qū)域，而固相則主要集中于半固態(tài)成形制件的中心區(qū)域，液相偏析所造成的原始固相和原始液相的不均勻分布，以及原始固相和原始液相在冷卻至室溫之后所生成完全不同的合金相，嚴(yán)重影響制件的力學(xué)性能的均勻性，阻礙半固態(tài)成形技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有的半固態(tài)成形工藝存在的固液相分離造成半固態(tài)成形制件組織不均勻和力學(xué)性能不可靠性的問題，提供一種半固態(tài)觸變-塑性復(fù)合多段成形工藝，能夠使半固態(tài)成形制件的組織均勻并且提高制件的力學(xué)性能，拓寬半固態(tài)成形技術(shù)的應(yīng)用。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種半固態(tài)觸變-塑性復(fù)合多段成形工藝，包括如下方法：

1）獲得待成形材料的再結(jié)晶溫度、固相線溫度和液相線溫度，確定該待成形材料的塑性成形溫度區(qū)間和半固態(tài)成形溫度區(qū)間。

2）部分熔融：將合金坯料加熱至半固態(tài)坯料的制備溫度并保溫20-60s，獲得半固態(tài)坯料；其中，所述半固態(tài)坯料的制備溫度比所述固相線溫度高20-50℃。通過將合金坯料加熱至半固態(tài)坯料的制備溫度并保溫20-60s，能夠使液相體積分?jǐn)?shù)為15-40%，得到的半固態(tài)坯料的微觀組織形貌為均勻的球狀組織。其中，合金坯料按如下方法預(yù)先制備：將初始材料通過近液相線模鍛制坯工藝制備得到。所述初始材料為市場上能夠容易獲得的經(jīng)塑性變形加工的型材，如擠壓棒材和軋制板材等。

3）半固態(tài)觸變成形：預(yù)熱模具的上模和下模，將半固態(tài)坯料放入下模中，下壓上模使半固態(tài)坯料局部充填模具的型腔進(jìn)行半固態(tài)觸變成形；控制整個(gè)半固態(tài)觸變成形過程中的應(yīng)變速率為2.0~ 10 /s，真實(shí)應(yīng)變量為0~0.70，得到預(yù)制件。