[發(fā)明專利]一種調(diào)控冷軋預(yù)變形合金蠕變各向異性的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110358041.8
• 申請(qǐng)日: 2021-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN113088841B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉春輝;陳龍輝;楊建使;馬培培;湛利華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): C22F1/04
• 分類號(hào): C22F1/04;C21D1/18;C21D8/02
• 代理公司: 長(zhǎng)沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 叢詩洋

本發(fā)明提供了一種調(diào)控冷軋預(yù)變形合金蠕變各向異性的方法，所述方法采用非等比交叉軋制的方式對(duì)鋁合金板材進(jìn)行兩次冷軋，通過兩次冷軋之間的變形量比例來調(diào)控蠕變各向異性，具體包括：將鋁合金板材進(jìn)行固溶；將進(jìn)行固溶后的鋁合金板材進(jìn)行水淬；將水淬后的鋁合金板材進(jìn)行兩次冷軋，然后進(jìn)行蠕變時(shí)效成形。本發(fā)明采用非等比交叉軋制的方法在保持鋁合金較高蠕變時(shí)效變形效率的前提下，可以大幅減少鋁合金材料的蠕變時(shí)效各向異性，操作方法簡(jiǎn)便，適用于實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)鋁合金構(gòu)件的高效率高精度成形制造。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁合金加工領(lǐng)域，特別涉及一種調(diào)控冷軋預(yù)變形合金蠕變各向異性的方法。

背景技術(shù)

鋁及鋁合金具有密度小、耐蝕性高、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天和軌道交通等領(lǐng)域。為滿足現(xiàn)代航空航天/高鐵等大型運(yùn)載設(shè)備的發(fā)展需求，對(duì)在復(fù)雜環(huán)境下服役使用的零部件提出了更高品質(zhì)的制造要求，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜外形構(gòu)件的高性能、高精度和整體結(jié)構(gòu)制造已經(jīng)成為現(xiàn)代制造領(lǐng)域的關(guān)鍵制造技術(shù)之一。蠕變時(shí)效成形是使材料在一定溫度和應(yīng)力作用下發(fā)生緩慢變形和時(shí)效強(qiáng)化的一種先進(jìn)成形技術(shù)，成形后的構(gòu)件殘余應(yīng)力低，尺寸穩(wěn)定性好，材料性能同步提升，有望解決大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件成形與成性制造難以協(xié)同的難題，目前已在空客、波音等飛機(jī)制造公司生產(chǎn)機(jī)翼蒙皮和整體壁板等大型構(gòu)件的制備上進(jìn)行應(yīng)用。但目前蠕變時(shí)效成形技術(shù)面臨的一個(gè)共性問題是在不降低鋁合金使用性能的成形溫度下蠕變量小，構(gòu)件回彈大，最終導(dǎo)致成形精度差。因此，發(fā)展提高鋁合金蠕變效率而性能不下降的工藝技術(shù)成為進(jìn)一步擴(kuò)展蠕變時(shí)效成形應(yīng)用亟需解決的難題。通過室溫冷軋預(yù)變形的方式在鋁合金基體中引入高位錯(cuò)密度可以大幅同步提高2219鋁合金的蠕變量和強(qiáng)塑性匹配，是實(shí)現(xiàn)蠕變時(shí)效成形技術(shù)向著高效率高精度發(fā)展的一種重要工藝方案。

材料的各向異性行為是影響大型構(gòu)件成形精度和性能一致性的關(guān)鍵因素，冷軋?jiān)谙蜾X合金基體引入高位錯(cuò)密度的同時(shí)，也極大的改變了鋁合金原有的組織結(jié)構(gòu)。晶粒沿著軋制方向被大幅拉長(zhǎng)，而在軋面法線方向被壓縮，這種微觀結(jié)構(gòu)上的非均質(zhì)性帶來了鋁合金宏觀性能上的強(qiáng)各向異性。在蠕變時(shí)效變形過程中，蠕變變形和析出強(qiáng)化同時(shí)發(fā)生，由于材料內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性將導(dǎo)致構(gòu)件在蠕變時(shí)效變形后產(chǎn)生蠕變應(yīng)變和力學(xué)性能的各向異性，增大對(duì)構(gòu)件蠕變時(shí)效成形后回彈預(yù)測(cè)和補(bǔ)償?shù)碾y度，使得實(shí)現(xiàn)大變形態(tài)鋁合金的高效率、高精度成形制造成為挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種調(diào)控冷軋預(yù)變形合金蠕變各向異性的方法，其目的是為了保持較高蠕變時(shí)效變形效率的前提下降低蠕變各向異性，實(shí)現(xiàn)蠕變時(shí)效成形技術(shù)向著高效率高精度發(fā)展。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種調(diào)控冷軋預(yù)變形合金蠕變各向異性的方法，所述方法采用非等比交叉軋制的方式對(duì)鋁合金板材進(jìn)行兩次冷軋，通過兩次冷軋之間的變形量比例來調(diào)控蠕變各向異性。

進(jìn)一步的，所述的調(diào)控冷軋預(yù)變形合金蠕變各向異性的方法，具體步驟如下：

步驟一、將鋁合金板材進(jìn)行固溶；

步驟二、將步驟一進(jìn)行固溶后的鋁合金板材進(jìn)行水淬；

步驟三、將步驟二進(jìn)行水淬后的鋁合金板材進(jìn)行冷軋，然后進(jìn)行蠕變時(shí)效成形；所述冷軋的具體操作為：先將所得鋁合金板材進(jìn)行第一次冷軋預(yù)變形，將進(jìn)行第一次冷軋預(yù)變形后的鋁合金板材繞軋面法向旋轉(zhuǎn)90°進(jìn)行第二次冷軋預(yù)變形。

進(jìn)一步的，所述鋁合金板材為時(shí)效硬化型鋁合金。

進(jìn)一步的，所述步驟三中冷軋?jiān)谑覝刂羞M(jìn)行。

進(jìn)一步的，所述步驟三中兩次冷軋的變形量之比可為任意值。

進(jìn)一步的，所述步驟三中蠕變時(shí)效溫度為70～165℃，處理時(shí)間為2～24h，蠕變應(yīng)力為50～150MPa。

本方法軋制過程中的變形量采用軋制變形時(shí)的等效應(yīng)變公式來計(jì)算。為軋制過程中每一步的等效應(yīng)變量，t₀為每一步的初始厚度，t₁為每一步的最終厚度。