[发明专利]一种金属构筑界面的电冲击调控方法

说明书

本发明公开了一种金属构筑界面的电冲击调控方法。包括如下步骤：S1、制备金属基元，合理设计基元数量，并控制基元表面状态；S2、组合金属基元并沿连接面外轮廓真空封焊，得到封焊金属坯料；S3、对封焊金属坯料进行电冲击处理，合理设计电流密度和电脉冲个数，控制电冲击处理过程中金属坯料温度；S4、对电冲击处理后的金属坯料进行高温大变形，合理设计热变形参数，包括变形量和变形温度。本发明通过对封焊后、热变形前的金属构筑坯料进行电冲击预处理，优化封焊界面状态，促进热变形界面结合，从而进一步提高金属构件力学性能。

技术领域

本发明属于金属热处理技术领域，尤其涉及一种金属构筑界面的电冲击调控方法。

背景技术

金属构件在航空、航天、风电、核电、工程机械等领域有重要应用，由于服役条件恶劣，对力学性能要求高。目前这类大型金属构件多采用大铸锭进行锻造的方式制造，然而铸锭尺寸越大，偏析和孔洞等铸造缺陷越严重，经过锻造后的大锻件质量越难以保证。金属构筑成形是一种通过多个优质小铸锭真空构筑封焊然后进行高温大变形获得均质大锻件的新工艺，如何保证界面无痕连接是本领域技术人员一直在思考的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属构筑界面的电冲击调控方法，解决上述现有技术中多个优质小铸锭获得均质大锻件时其界面无痕连接无法保证的技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种金属构筑界面的电冲击调控方法，包括以下步骤：

S1、制备金属基元，设计金属基元数量，对金属基元表面进行处理；

S2、将金属基元进行组合，并沿金属基元连接面外轮廓进行真空封焊，得到封焊金属坯料；

S3、对封焊金属坯料进行电冲击处理，控制电流密度和电脉冲个数，控制电冲击处理过程中封焊金属坯料温度；

S4、对电冲击预处理后的封焊金属坯料进行加热保温，然后进行高温大变形，形成目标锻件，高温大变形过程中控制热变形参数，所述热变形参数包括变形量和变形温度；

S5、对高温大变形形成的目标锻件进行自然冷却至室温。

本发明的一种金属构筑界面的电冲击调控方法，所述步骤S1中金属基元数量n根据目标锻件重量m确定，可通过下式计算：

其中L为金属基元长度，D为金属基元直径，ρ为金属基元材料密度，金属基元直径k_l为S2中封焊金属坯料高径比，通常取值1.2-3；

本发明的一种金属构筑界面的电冲击调控方法，所述步骤S2中真空封焊采用真空电子束焊或真空激光焊，封焊的焊缝熔深控制在金属坯料直径或最小壁厚的5-10％。

本发明的一种金属构筑界面的电冲击调控方法，所述步骤S3中电冲击处理采用交流脉冲电流，电流方向与金属基元连接界面的法线方向平行；所述电冲击处理的电冲击装置包括电流发生器和分别相对设置在封焊金属坯料的上下两端的两个电极，所述封焊金属坯料上下两个端面分别与两电极接触。

本发明的一种金属构筑界面的电冲击调控方法，所述步骤S3电冲击处理过程中，当金属基元直径D较小时小于电极直径d，在一个位置进行电冲击处理；当金属基元直径D大于电极直径d时，分区域多次进行电冲击处理，区域数量(当结果为小数时取整后加1)。

本发明的一种金属构筑界面的电冲击调控方法，所述骤S3电冲击处理过程中每个位脉冲电流的作用时间为t，脉冲电流密度j控制在(0.1-0.7)j_max范围内，连续输入脉冲电流的个数N通常控制在(0.2～1.0)N_max范围内，总的脉冲电流个数M通常控制在(3-60)N范围内，其中j_max为最大脉冲电流密度，N_max为最大连续输入脉冲个数。