[发明专利]一种喷射成形铝合金电塑性多向锻造方法及装置

说明书

本发明公开了一种喷射成形铝合金电塑性多向锻造方法及装置，将喷射成形的铝合金坯料切割成长方体形状的铝合金锭坯；对切割后的铝合金锭坯进行包套处理，用钢板将整个铝合金锭坯紧密包裹起来；将包套后的铝合金锭坯沿长方体高度Z向进行锻造，同时对铝合金锭坯通以脉冲电流；翻转铝合金锭坯，沿Y向对其进行锻造的同时辅以脉冲电流；继续翻转铝合金锭坯，沿X向对其进行锻造的同时辅以脉冲电流，完成一道次的电塑性多向锻造；重复步骤(3)完成多道次的电塑性多向锻造；去除包套后获得喷射成形铝合金坯。适用于喷射成形铝合金锭坯致密化，可获得具有细小晶粒组织、第二相均匀弥散分布、致密化程度高和力学性能良好的喷射成形铝合金坯。

技术领域

本发明涉及一种铝合金冷加工成形技术，尤其涉及的是一种喷射成形铝合金电塑性多向锻造方法及装置。

背景技术

喷射成形技术因其制坯过程中材料的冷却凝固速度大幅度提高，相比于传统铸造成形制备的材料可具有更高的合金成分、更细小的晶粒和较低的偏析倾向，喷射成形铝合金凭借其高强度、耐腐蚀、韧性好等优异的综合力学性能，在我国航空航天及军事工业领域得到了日益广泛的应用。

然而，喷射成形技术制备的铝合金坯料由于含有一定量孔隙造成组织密度低，同时氧化膜的存在使得颗粒之间达不到良好的冶金结合，需要采用合理的后续致密化加工提高其致密度，以充分提高制品的各项性能。而传统的喷射成形铝合金致密化手段，如锻造、挤压、轧制、热等静压等热机械加工工艺存在较大局限。一方面因其变形量有限，对锭坯致密化及组织改性能力有限；另一方面铝合金晶粒在热机械加工过程中由于受到热作用，晶粒不可避免地发生一定程度长大，会弱化机械加工的晶粒细化效果，同时加热会形成氧化皮造成材料烧损且降低表面质量。

包套锻造技术是通过在坯料外包覆一层可变形包套，增大变形过程静水压力，可显著提升材料的变形性。多向锻造技术通过在材料的三个轴向不断进行压缩和拉长，从而引入大的应变量，可显著提升材料组织均匀性和力学性能。

哈工大王凌芳对喷射成形7075铝合金采用单向包套锻造(王凌芳.喷射成形超高强铝合金包套锻造工艺研究[D].哈尔滨工业大学,2015)，结果发现变形开裂行为得到有效控制，拉伸强度获得一定提升，但提升幅度不明显，而且锻后组织仍存在较多微观孔隙，致密化程度不够。

中国发明专利申请：201810068960.X，发明名称为：一种含Cr和Mo的β凝固TiAl合金多向包套锻造方法，将TiAl合金进行包套多向锻造，解决现有TiAl合金在单向锻造时变形不均匀、组织和性能各向异性强等问题。但该方法锻造前后热处理制度复杂，且需将坯料加热至1150℃以上，对锻造设备要求较高，该方法无法直接应用且不适宜应用于喷射成形铝合金材料，而且工序复杂、成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何高效提升喷射成形铝合金组织致密度及其性能，提供了一种喷射成形铝合金电塑性多向锻造方法及装置。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明的一种喷射成形铝合金电塑性多向锻造方法，包括以下步骤：

(1)将喷射成形的铝合金坯料切割成长方体形状的铝合金锭坯；

(2)对切割后的铝合金锭坯进行包套处理，用钢板将整个铝合金锭坯紧密包裹起来；

(3)将包套后的铝合金锭坯沿长方体高度Z向进行锻造，同时对铝合金锭坯通以脉冲电流；翻转铝合金锭坯，沿Y向对其进行锻造的同时辅以脉冲电流；继续翻转铝合金锭坯，沿X向对其进行锻造的同时辅以脉冲电流，完成一道次的电塑性多向锻造；

(4)重复步骤(3)完成多道次的电塑性多向锻造；

(5)去除包套后获得喷射成形铝合金坯。