[发明专利]一种高温固体粉末介质辅助钛合金板材超塑性拉深和胀形一体化的装置及其方法

权利要求书

1.一种高温固体粉末介质辅助钛合金板材超塑性拉深和胀形一体化的装置，其特征在于一种高温固体粉末介质辅助钛合金板材超塑性拉深和胀形一体化的装置包括冲头(1)、上模瓣(2)、上模套(3)、下模瓣(5)、下模套(6)、垫片(8)、上模腔(9)、下膜腔(10)和垫块(11)；

所述的上模瓣(2)内部设有上模腔(9)；冲头(1)的下端设置在上模腔(9)中，上模瓣(2)的外部设有上模套(3)；下模瓣(5)和下模套(6)设置在垫块(11)上，且下模套(6)设置在下模瓣(5)的外部；下模瓣(5)内部设有下膜腔(10)，上模套(3)和下模套(6)之间设有垫片(8)。

2.根据权利要求1所述的一种高温固体粉末介质辅助钛合金板材超塑性拉深和胀形一体化的装置，其特征在于所述的冲头(1)的下端为锥台形，锥台的小端直径为锥台的大端直径的2/3。

3.根据权利要求1所述的一种高温固体粉末介质辅助钛合金板材超塑性拉深和胀形一体化的装置，其特征在于所述的上模瓣(2)的小直径比冲头(1)的下端锥台的大端直径大2mm。

4.根据权利要求1所述的一种高温固体粉末介质辅助钛合金板材超塑性拉深和胀形一体化的装置，其特征在于所述的垫块(11)与下模瓣(5)和下模套(6)采用的是滑动连接。

5.一种高温固体粉末介质辅助钛合金板材超塑性拉深和胀形一体化的方法，其特征在于一种高温固体粉末介质辅助钛合金板材超塑性拉深和胀形一体化的方法，具体是按以下步骤完成的：

一、将待成型铝合金板材(7)放入到高温固体粉末介质辅助钛合金板材超塑性拉深和胀形一体化的装置的上模瓣(2)、下模瓣(5)和下模套(6)形成的空隙中，将粉末介质(4)加入到上模腔(9)中，冲头(1)的下端置于上模腔(9)中，再将高度与下模瓣(5)等高，直径大于冲头(1)的下端锥台的大端直径的垫块放入到下膜腔(10)中，且垫块的轴心线与冲头(1)的轴心线重合；再向冲头(1)施加3MPa～5MPa的压力，得到高度为50mm～70mm固体粉末介质；

步骤一中所述的粉末介质(4)为ZrO₂和TiO₂的混合物；所述的ZrO₂和TiO₂的混合物中ZrO₂与TiO₂的质量比为2:8；

二、将下膜腔(10)中的垫块取走，再将固体粉末介质辅助钛合金板材超塑性拉深和胀形一体化的装置放入到超塑成形机的加热炉内，再将超塑成形机的加热炉以10℃/min～30℃/min的升温速率从室温升温至900℃～930℃，再在温度为900℃～930℃下保温30min～60min，得到加热后的待成型铝合金板材(7)；

三、在温度为900℃～930℃下以4MPa/min的加压速率将冲头(1)加压至20MPa，再在温度为900℃～930℃和压力为20MPa下保压10min，得到铝合金零件；

四、关闭超塑成形机的加热炉电源，当高温固体粉末介质辅助钛合金板材超塑性拉深和胀形一体化的装置的温度降温至400℃以下，将高温固体粉末介质辅助钛合金板材超塑性拉深和胀形一体化的装置从超塑成形机的加热炉中取出，再将铝合金零件取出，即完成高温固体粉末介质辅助钛合金板材超塑性拉深和胀形一体化的方法。

6.根据权利要求5所述的一种高温固体粉末介质辅助钛合金板材超塑性拉深和胀形一体化的方法，其特征在于步骤一中将待成型铝合金板材(7)放入到高温固体粉末介质辅助钛合金板材超塑性拉深和胀形一体化的装置的上模瓣(2)、下模瓣(5)和下模套(6)形成的空隙中，将粉末介质(4)加入到上模腔(9)中，冲头(1)的下端置于上模腔(9)中，再将高度与下模瓣(5)等高，直径大于冲头(1)的下端锥台的大端直径的垫块放入到下膜腔(10)中，且垫块的轴心线与冲头(1)的轴心线重合；再向冲头(1)施加3MPa～4MPa的压力，得到高度为50mm～60mm固体粉末介质。