[发明专利]一种硬料态高强铝合金的纯电致塑性辅助热成形工艺

说明书

本发明公开了一种硬料态高强铝合金的纯电致塑性辅助热成形工艺，包括：常规热单拉试验；电辅助单拉试验；对不同电辅助条件下变形后的试样进行室温单向拉伸试验，与硬料态高强铝合金的室温单向拉伸结果对比，分析不同电辅助条件下变形后材料的强度变化；综合考虑采用炉子加热方式传统热成形温度下的流动应力、电辅助加载条件下高强铝合金流动应力水平、电辅助加载条件下变形后高强铝合金的强度等因素，选择工艺参数，利用纯电致塑性辅助热成形工艺成形零件。本发明的技术方案能够直接对硬料态的高强铝合金成形，通过电流加载过程中的非热效应/纯电致塑性来弥补因成形温度降低而损失的塑性，提高其变形后高强铝合金的屈服强度。

技术领域

本发明属于塑性成形技术领域，尤其涉及一种硬料态高强铝合金的纯电致塑性辅助热成形工艺，可用于直接成形硬料态高强铝合金型材、板材，并使材料保有初始的强度。

背景技术

高强铝合金以其轻质、高强等优良的性能被广泛应用于航空航天领域，是航空航天工业中重要的结构材料。但其硬料态下(通常为T4、T6、T7态等)的室温成形性能差(回弹大、延伸率低等)，成形窗口小，限制了其应用。

目前，为得到硬料态下的高强铝合金零件，通常采用冷成形和多道次热处理工序相结合的工艺成形，通过热处理的方式来保证其成形后的强度，但存在如下问题：(1)工艺路线长、制造周期长、成本高；(2)热处理变形大导致敲修量大、零件使用寿命和可靠性差；(3)室温成形抗力大，回弹量大，零件成形精度低；(4)由于人为因素的影响，成形的零件一致性差。有的学者提出了直接对硬料态下的高强铝合金进行加热成形(成形温度范围200℃～230℃)，这种方法避免了中间热处理和人工校形环节，显著降低了成形周期、提高了成形精度。但所需的成形温度会使成形后的零件屈服强度降低，影响其使用性能。如果降低成形温度，其塑性会降低，难以成形出符合要求的零件。因此，需要新的成形方式来解决这些问题。

研究发现，金属等材料在加载电流后其成形性能发生了显著变化，如塑性提高、变形抗力降低等，这种现象称为电致塑性效应。一方面电流通过焦耳热效应提高材料温度，使材料发生热软化(热致塑性/热效应)，另一方面电流可以直接降低材料的流动应力(纯电致塑性/非热效应)。纯电致塑性不同于加热产生的热致塑性，它是由于运动电子与位错发生交互作用，加速位错运动从而降低流动应力、提高材料塑性，同时也有电子对溶质原子、析出相、回归的影响，因此，它是一种利用电场直接改善金属塑性性能的非热现象。研究发现，只有当电流密度或者温度达到一定阈值时，纯电致塑性会更加明显。

发明内容

为了解决上述已有技术存在的不足，本发明提出一种将高强铝合金在电流辅助加载时塑性提高和变形抗力降低的纯电致塑性效应与传统热成形技术相结合而发展出的纯电致塑性辅助热成形工艺，本发明的具体技术方案如下：

一种硬料态高强铝合金的纯电致塑性辅助热成形工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1：对硬料态下高强铝合金在加热炉中进行热单拉试验，获取加热条件下固定温度以及对应的流动应力水平和延伸率情况；

S2：对硬料态下高强铝合金进行电辅助单拉试验，获取电辅助加热条件下固定电参数、温度以及对应的流动应力水平与延伸率情况；

S3：对比步骤S1和步骤S2的试验结果，记录电辅助单拉试验的流动应力与热单拉试验的流动应力相同时、电辅助单拉试验的延伸率大于热单拉试验的延伸率时电辅助单拉试验对应的温度；

S4：根据步骤S3获取的温度，在此温度下加载一系列电流密度对硬料态下高强铝合金进行电辅助单拉试验，再将经过电辅助单拉试验变形后的试样进行室温单向拉伸试验；

S5：对硬料态下高强铝合金进行室温单向拉伸试验；

S6：记录经过步骤S4中室温单向拉伸试验的硬料态下高强铝合金与经过步骤S5中室温单向拉伸试验的硬料态下高强铝合金两者屈服强度一致时，步骤S4中电辅助单拉试验对应的电流密度；