[發(fā)明專利]一種鋁合金電磁成形復(fù)合熱處理方法及產(chǎn)品

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911033187.4
• 申請(qǐng)日: 2019-10-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110791719B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃亮;謝冰鑫;趙明杰;李建軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C22F1/04
• 分類號(hào): C22F1/04;B21D26/14
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發(fā)明屬于金屬材料塑性加工領(lǐng)域，并具體公開(kāi)了一種鋁合金電磁成形復(fù)合熱處理方法及產(chǎn)品。該方法包括如下步驟：加熱退火態(tài)鋁合金工件并保溫預(yù)設(shè)時(shí)間，然后采用水冷淬火的方式進(jìn)行冷卻，獲得固溶淬火后的鋁合金；將固溶淬火后的鋁合金置于模具中，對(duì)局部待成形特征區(qū)域進(jìn)行電磁成形處理，從而獲得半成品；對(duì)半成品進(jìn)行人工時(shí)效處理，最后在空氣中自然冷卻，以此獲得成形件。本發(fā)明能夠有效避免電磁成形后再淬火時(shí)工件發(fā)生淬火變形、淬火裂紋等嚴(yán)重影響成形件尺寸精度的現(xiàn)象，同時(shí)可有效減少電磁成形設(shè)備的放電能量，降低電磁成形難度，從而在提高降低設(shè)備能耗和減小成形難度的同時(shí)，獲得尺寸精度高、力學(xué)性能提升幅度大的成形件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料塑性加工領(lǐng)域，更具體地，涉及一種鋁合金電磁成形復(fù)合熱處理方法及產(chǎn)品。

背景技術(shù)

高性能輕質(zhì)合金材料是現(xiàn)代航空航天裝備實(shí)現(xiàn)輕量化的首選材料，其中鋁材在航空航天器中的應(yīng)用占到其自身重量的70％以上，構(gòu)件的輕量化常通過(guò)大型、整體化制造來(lái)實(shí)現(xiàn)。大型構(gòu)件成形后，往往要對(duì)局部特征進(jìn)行加工，如翻邊、脹形、沖裁、壓印、縮頸和各類異形管件等局部成形，然而傳統(tǒng)凹凸模結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝流程繁瑣，裝備的柔性化程度低，隨著構(gòu)件尺寸的增加，對(duì)設(shè)備噸位和裝配過(guò)程也提出了更高的要求，且工件在成形過(guò)程中易產(chǎn)生起皺、開(kāi)裂和回彈等缺陷，嚴(yán)重影響成形精度和成形質(zhì)量。

電磁成形是一種利用瞬時(shí)電磁力使金屬材料發(fā)生塑性變形的高速率成形方法，具有單模成形、成形柔性高、材料成形極限高、回彈小、抑制起皺、降低成本等優(yōu)點(diǎn)，可有效解決傳統(tǒng)成形方式所面臨的問(wèn)題，因此，電磁成形技術(shù)在航空航天領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。我國(guó)高端技術(shù)和國(guó)防建設(shè)的高速發(fā)展對(duì)各種裝備的服役性能提出了更高的要求，如要求結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、服役壽命、運(yùn)載能力等不斷提高和結(jié)構(gòu)重量不斷降低。基于退火態(tài)鋁合金材料，采用電磁成形工藝可獲得成形質(zhì)量?jī)?yōu)良、貼膜效果佳的高精度成形件，但難以滿足航空航天用鋁合金構(gòu)件苛刻的服役條件，尤其是強(qiáng)度要求，因此還需采取一系列強(qiáng)化工藝以提升其強(qiáng)度。

金屬材料常見(jiàn)的強(qiáng)化方法為熱處理，但現(xiàn)有研究主要集中在鋼材和軋制工藝，以中間形變熱處理(ITMT)為代表的鋁合金熱處理工藝過(guò)于復(fù)雜，實(shí)際應(yīng)用極少。常規(guī)的形變熱處理方法可提高材料的綜合性能，但其只針對(duì)原始材料，未和最終成形件的性能統(tǒng)一起來(lái)，仍然無(wú)法獲得滿足強(qiáng)度要求的成型件。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)和/或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種鋁合金電磁成形復(fù)合熱處理方法及產(chǎn)品，其中依次進(jìn)行固溶淬火、電磁成形和人工時(shí)效三個(gè)處理方式，并對(duì)其處理過(guò)程中的工藝條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，相應(yīng)能夠提高成形件的精度和力學(xué)性能，因而尤其適用于金屬材料塑性加工之類的應(yīng)用場(chǎng)合。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種鋁合金電磁成形復(fù)合熱處理方法，該方法包括如下步驟：

(a)固溶淬火

加熱退火態(tài)鋁合金工件并保溫預(yù)設(shè)時(shí)間，然后采用水冷淬火的方式對(duì)其進(jìn)行冷卻，獲得固溶淬火后的鋁合金工件；

(b)電磁成形

將所述固溶淬火后的鋁合金工件置于模具中，對(duì)局部待成形特征區(qū)域進(jìn)行電磁成形處理，從而獲得半成品；

(c)人工時(shí)效

加熱所述半成品并保溫預(yù)設(shè)時(shí)間，然后在空氣中自然冷卻，以此獲得成形件。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地，在所述步驟(a)中，所述退火態(tài)鋁合金工件為厚度1mm～10mm的鋁合金板管類工件。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地，在所述步驟(a)中，所述退火態(tài)鋁合金工件由2XXX系鋁合金、6XXX系鋁合金、7XXX系鋁合金、鋁-鋰合金或鋁-鈧合金制成。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述步驟(a)中加熱溫度為515℃～545℃，所述步驟(c)中加熱溫度為160℃～190℃。