[发明专利]铝基合金复杂结构薄壁构件的成形及保形热处理方法

说明书

本发明涉及一种铝基合金复杂结构薄壁构件的成形及保形热处理方法，该方法包括以下步骤：分别将第一工装、第二工装和第三工装的两端面均涂设阻焊剂后依次叠放在模具中进行第一次加热、加压处理，获取第一工装的热处理工装、第三工装的热处理工装；并将铝基复合材料超塑板材、打孔后的第三工装放入模具进行第二次加热、加压处理，获取铝基合金复杂结构薄壁构件；以设定顺序叠放第一工装、第三工装和铝基合金复杂结构薄壁构件，形成三层结构；热处理三层结构后进行冷却，获取目标铝基合金复杂结构薄壁构件。该铝基合金复杂结构薄壁构件的成形及保形热处理方法的目的是解决热处理过程中铝基合金复杂结构薄壁构件容易变形的问题。

技术领域

本发明涉及技术领域，具体涉及一种铝基合金复杂结构薄壁构件的成形及保形热处理方法。

背景技术

铝合金、铝锂合金及铝基复合材料等具有比重小、强度高、加工性能好等优点，已被广泛应用于航空航天工业和民用交通工具等，铝基合金复杂薄壁构件的制备一般采用热成形、超塑成形等高温成形方法，防止低温成形过程导致板材开裂等缺陷，但超塑成形后材料力学性能有一定损失，热处理工艺方法是使铝基合金材料获得高强度及其他综合性能的重要过程之一。复杂薄壁构件在高温热处理过程中软化，出炉冷却尤其是淬火过程中会产生大量的变形，难以保持精确的尺寸形状精度。

目前铝合金、铝锂合金及铝基复合材料的复杂薄壁构件热处理方法一般采用先热处理板材再成形的工艺路线，或者采用先成形再热处理，然后再对变形构件进行分段校形及工装维形。此外，还有使用高分子聚合物淬火介质代替水做淬火剂来减少零件变形。目前大部分文献的热处理方法停留在实验室内的试片级研究，针对工程应用大尺寸薄壁构件的研究较少。因此如何控制复杂形面薄壁构件在热处理中的变形同时提高材料的力学性能是一个挑战。

为了实现铝合金、铝锂合金及铝基复材等材料复杂形面薄壁构件的热处理，保证结构不变形的同时获得更好的力学性能，目前的工艺方法均存在不足之处。如采用先热处理板材后成形的工艺路线，能够有效改善热处理过程中构件的变形问题，但是热处理后的板材虽然力学性能有所提升，超塑性能会受到影响，成形难度大大增加；而且超塑变形过程会使材料力学性能降低，难以保持初始板材热处理后的力学性能，因此这种热处理方式也不适用于超塑成形的构件。还有部分研究是采用成形再热处理后，对变形零件分段加热校形再用工装维形的方法保证复杂薄壁构件，构件变形情况存在差异性，校形工艺复杂，加工时间较长，且校形过程中产生残余应力，失去了超塑成形工艺的优点。此外，部分采用高分子聚合物淬火介质代替水淬火来减少零件变形，但其冷却能力较水更差一些，淬火效率降低，难以使零件获得最优的力学性能。

因此，发明人提供了一种铝基合金复杂结构薄壁构件的成形及保形热处理方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种铝基合金复杂结构薄壁构件的成形及保形热处理方法，通过超塑成形工艺成形三层钛合金、双相不锈钢或高温合金等耐高温材料板材，将上、下两层作为热处理工装，将下层工装作为下模内层，利用超塑成形方法制备铝合金、铝锂合金或铝基复材的复杂结构构件，将成形后合金构件放在两层热处理工装中间，解决了热处理过程中铝基合金复杂结构薄壁构件容易变形的技术问题。

(二)技术方案

本发明的实施例提供了一种铝基合金复杂结构薄壁构件的成形及保形热处理方法，该方法包括以下步骤：

(1)分别将第一工装、第二工装和第三工装的两端面均涂设阻焊剂后依次叠放在模具中进行第一次加热、加压处理，获取所述第一工装的热处理工装、所述第三工装的热处理工装，其中，三个工装均为超塑合金板材；

(2)取出冷却后的所述第一工装、所述第二工装和所述第三工装，并将铝基复合材料超塑板材、打孔后的所述第三工装放入所述模具进行第二次加热、加压处理，获取铝基合金复杂结构薄壁构件；