[发明专利]一种控制铝基复合材料晶须定向排布的锻造方法

说明书

本发明提供了一种控制铝基复合材料晶须定向排布的锻造方法，属于等温锻造技术领域。本发明所述的锻造方法包括以下步骤：对铝基复合材料铸坯的轴向和径向进行近等温交替镦粗；每次镦粗的压下量为15％～35％；所述近等温交替镦粗过程中始终保持径向一致。本发明对铝基复合材料铸坯的轴向和径向进行近等温交替镦粗，使得材料中晶须伴随着基体变形流动改变排布，镦粗过程中，由于始终保持镦粗的径向一致，晶须主要沿着未经过锻造的方向排列，从而实现定向排布；通过控制每次镦粗的压下量，保证坯料在锻造过程中不会出现开裂等缺陷，且可实现较大尺寸锻件的晶须定向排布设计，提高特定方向的弹性模量，以改善其承载性能。

技术领域

本发明涉及等温锻造技术领域，尤其涉及一种控制铝基复合材料晶须定向排布的锻造方法。

背景技术

金属基复合材料因优异的性能(如密度低，比强度和比刚度高，耐磨性能优异等)在制造轻量化高性能构件中极具应用潜力。在众多的金属基复合材料中，铝基复合材料是应用最广的一种，这主要是因为铝合金为面心立方结构，有12个滑移系，塑韧性良好，具备廉价、易加工等优点，目前铝基复合材料已逐步应用于航空航天等领域。

采用挤压铸造法制得的铝基复合材料，具有疏松、孔洞等铸造缺陷，晶须长短不一，无规则取向，少量晶须团聚，部分晶须与基体间有窄条状孔隙等铸造缺陷，无法一次性制得外形尺寸与机械性能等都合乎要求的铝基复合材料成品，需要进行二次加工。在铸态铝基复合材料二次加工方法中，热塑性变形可以锻合疏松、孔洞缺陷，细化晶粒，使晶须分布均匀，从而提高其力学性能，是应用较为广泛的二次加工方法。此外，对于晶须增强铝基复合材料，晶须定向排布有助于提高构件特定方向的力学性能，满足构件特定条件下的服役要求。目前常用的热塑性变形方法为热挤压法，对铸态坯料采用热挤压工艺可使得晶须沿挤压方向定向排布，但挤压工艺模具复杂，成本较高，且对于大截面坯料通常需要大吨位挤压机，设备成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制铝基复合材料晶须定向排布的锻造方法，相对于热挤压工艺而言，更为简单，成本更低。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种控制铝基复合材料晶须定向排布的锻造方法，包括以下步骤：对铝基复合材料铸坯的轴向和径向进行近等温交替镦粗；每次镦粗的压下量独立地为15％～35％；所述近等温交替镦粗过程中始终保持径向一致。

优选的，总的镦粗次数为6～12次。

优选的，所述近等温交替镦粗后，累积名义应变为1.5～3.0。

优选的，所述铝基复合材料为碳化硅晶须增强铝基复合材料或硼酸铝晶须增强铝基复合材料。

优选的，所述铝基复合材料中晶须的体积分数为15～30％，晶须长度为10～60μm。

优选的，所述铝基复合材料铸坯为圆柱形。

优选的，进行近等温交替镦粗时，采用的设备为压力机，所述压力机上砧的压下速率为6～15mm·s^-1。

优选的，进行近等温交替镦粗前，将所述压力机的上下砧加热至比铝基复合材料铸坯的温度低0～20℃。

优选的，所述铝基复合材料铸坯的温度为410～480℃。

优选的，所述近等温交替镦粗后，还包括将镦粗所得铝基复合材料空冷至室温。