[发明专利]一种铝合金电磁成形复合热处理方法及产品

说明书

本发明属于金属材料塑性加工领域，并具体公开了一种铝合金电磁成形复合热处理方法及产品。该方法包括如下步骤：加热退火态铝合金工件并保温预设时间，然后采用水冷淬火的方式进行冷却，获得固溶淬火后的铝合金；将固溶淬火后的铝合金置于模具中，对局部待成形特征区域进行电磁成形处理，从而获得半成品；对半成品进行人工时效处理，最后在空气中自然冷却，以此获得成形件。本发明能够有效避免电磁成形后再淬火时工件发生淬火变形、淬火裂纹等严重影响成形件尺寸精度的现象，同时可有效减少电磁成形设备的放电能量，降低电磁成形难度，从而在提高降低设备能耗和减小成形难度的同时，获得尺寸精度高、力学性能提升幅度大的成形件。

技术领域

本发明属于金属材料塑性加工领域，更具体地，涉及一种铝合金电磁成形复合热处理方法及产品。

背景技术

高性能轻质合金材料是现代航空航天装备实现轻量化的首选材料，其中铝材在航空航天器中的应用占到其自身重量的70％以上，构件的轻量化常通过大型、整体化制造来实现。大型构件成形后，往往要对局部特征进行加工，如翻边、胀形、冲裁、压印、缩颈和各类异形管件等局部成形，然而传统凹凸模结构复杂、工艺流程繁琐，装备的柔性化程度低，随着构件尺寸的增加，对设备吨位和装配过程也提出了更高的要求，且工件在成形过程中易产生起皱、开裂和回弹等缺陷，严重影响成形精度和成形质量。

电磁成形是一种利用瞬时电磁力使金属材料发生塑性变形的高速率成形方法，具有单模成形、成形柔性高、材料成形极限高、回弹小、抑制起皱、降低成本等优点，可有效解决传统成形方式所面临的问题，因此，电磁成形技术在航空航天领域具有广阔的应用前景。我国高端技术和国防建设的高速发展对各种装备的服役性能提出了更高的要求，如要求结构强度、服役寿命、运载能力等不断提高和结构重量不断降低。基于退火态铝合金材料，采用电磁成形工艺可获得成形质量优良、贴膜效果佳的高精度成形件，但难以满足航空航天用铝合金构件苛刻的服役条件，尤其是强度要求，因此还需采取一系列强化工艺以提升其强度。

金属材料常见的强化方法为热处理，但现有研究主要集中在钢材和轧制工艺，以中间形变热处理(ITMT)为代表的铝合金热处理工艺过于复杂，实际应用极少。常规的形变热处理方法可提高材料的综合性能，但其只针对原始材料，未和最终成形件的性能统一起来，仍然无法获得满足强度要求的成型件。

发明内容

针对现有技术的上述缺点和/或改进需求，本发明提供了一种铝合金电磁成形复合热处理方法及产品，其中依次进行固溶淬火、电磁成形和人工时效三个处理方式，并对其处理过程中的工艺条件进行设计，相应能够提高成形件的精度和力学性能，因而尤其适用于金属材料塑性加工之类的应用场合。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种铝合金电磁成形复合热处理方法，该方法包括如下步骤：

(a)固溶淬火

加热退火态铝合金工件并保温预设时间，然后采用水冷淬火的方式对其进行冷却，获得固溶淬火后的铝合金工件；

(b)电磁成形

将所述固溶淬火后的铝合金工件置于模具中，对局部待成形特征区域进行电磁成形处理，从而获得半成品；

(c)人工时效

加热所述半成品并保温预设时间，然后在空气中自然冷却，以此获得成形件。

作为进一步优选地，在所述步骤(a)中，所述退火态铝合金工件为厚度1mm～10mm的铝合金板管类工件。

作为进一步优选地，在所述步骤(a)中，所述退火态铝合金工件由2XXX系铝合金、6XXX系铝合金、7XXX系铝合金、铝-锂合金或铝-钪合金制成。

作为进一步优选地，所述步骤(a)中加热温度为515℃～545℃，所述步骤(c)中加热温度为160℃～190℃。