CN103331513A - 一种超塑性双相不锈钢夹层结构的制造方法 - Google Patents

一种超塑性双相不锈钢夹层结构的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种双相不锈钢夹层结构的制造方法，属于材料加工领域。该方法是在双相不锈钢板材超塑成形/扩散连接过程中，首先在950～980℃进行超塑成形/扩散连接，当两块双相不锈钢板材相互贴合时，在其它条件不变情况下，将温度提高至1000～1200℃，进行扩散连接。也可以反向进行，即首先在1000～1200℃进行超塑成形/扩散连接，当两块双相不锈钢板材相互贴合时，在其它条件不变情况下，将温度降至950～980℃。连接温度的变化可以改变结合界面的两相比例及相结构特性，由此可以使双相不锈钢表面化学活性化程度增大，解决双相不锈钢板材超塑成形/扩散连接性能差的问题，在现代机械制造领域具有广阔的应用前景。

Description

一种超塑性双相不锈钢夹层结构的制造方法
技术领域
本发明属于材料加工领域，特别涉及金属中空夹层结构的制造与应用。
背景技术
双相不锈钢是将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢所具有的高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起，以其耐蚀性能优异、适当的强度与良好的韧性，在石油化工、轻工和食品工业、造纸工业、化肥工业、能源与环保工业、医疗器械、海水环境、建筑装饰等领域得到广泛的应用。近年来，随着海洋开发机械、船舶、舰艇等领域对耐氯化物应力腐蚀性能材料的特殊要求，双相不锈钢材料得到了广泛的重视。
双相不锈钢在一定条件下，具有良好的超塑性能，同其它超塑性材料类似，双相不锈钢也具有良好的超塑成形/扩散连接特性，可以将制造钛合金夹层件的超塑成形/扩散连接技术，用于高刚度轻量化双相不锈钢构件的成形上。将双相不锈钢超塑成形/扩散连接技术应用于夹层结构件的制造，将使以往以机械加工为主要制造方法的铆接与螺钉紧固的组合件，被大型板材结构件所代替，为降低成本、减轻机械装备的重量提供了有效的手段，将对舰船以及沿海城市建设与城市美化装饰设计与制造产生巨大的影响。
尽管双相不锈钢具有良好的超塑性性能，并且在实际生产中得到良好的应用，但是，双相不锈钢超塑成形/扩散连接技术在实际应用中还存在着许多需要解决的问题。例如超塑成形/扩散连接性能离散性较大、因连接压力较大而引起较大的界面变形等，使其在应用上受到很大的限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种超塑性双相不锈钢夹层结构的制造方法，解决双相不锈钢超塑成形/扩散连接性能离散性较大、因连接压力较大而引起较大界面变形的难题。
一种超塑性双相不锈钢夹层结构的制造方法，具体工艺步骤为：
（1）超塑性双相不锈钢板材的准备
超塑性双相不锈钢板材采用通常的制备方法获得，根据需要，切取2～4块具有一定长度和宽度的双相不锈钢超塑性板材，板厚为0.2～3mm。采用通常的表面处理方法对超塑性双相不锈钢板材的表面进行清洗。
（2）板材的组装
采用通常的方法涂敷隔离剂，并进行焊接组装。可以组装成双层、三层或四层板结构。焊接组装采用通常的方法进行。
（3）装模并放入加热装置中
将组装好的多层双相不锈钢板材，装入模具中，并放入加热装置中。双相不锈钢超塑成形/扩散连接采用通常的模具结构和加热装置。
（4）双相不锈钢超塑成形/扩散连接
对装入多层双相不锈钢板材的模具进行加热升温，当温度达到第一连接温度950～980℃时，保温5～15min，通入氩气，氩气压力5～10MPa，进行超塑成形/扩散连接，当两块超塑性双相不锈钢板材相互贴合时，在其它条件不变情况下，再提高至第二连接温度1000～1200℃，进行扩散连接。
也可以反向进行，即首先在第二连接温度1000～1200℃下进行超塑成形/扩散连接，当两块超塑性双相不锈钢板材相互贴合时，在其它条件不变情况下，降低至第一连接温度950～980℃。降低温度需要冷却系统，冷却系统可以采用通常的方法进行设计和安装。
（5）冷却及出模
采用通常的冷却及出模方法，将超塑成形/扩散连接好的双相不锈钢夹层结构产品取出。
由第一连接温度950～980℃升高至第二连接温度1000～1200℃时的加热速度为5～100℃/s；由第二连接温度1000～1200℃，降至第一连接温度950～980℃时的冷却速度为5～100℃/s。
本发明的特点是在超塑性双相不锈钢板材超塑成形/扩散连接过程中，通过连接温度的变化改变结合界面的两相比例及相结构特性，两相比例及相结构的动态变化，可以增大超塑性双相不锈钢表面化学活性，由此可以解决双相不锈钢板材超塑成形/扩散连接性能差的难题。
附图说明
图1为一种超塑性双相不锈钢夹层结构的制造方法的工艺流程图；
图2为一种超塑性双相不锈钢夹层结构的制造方法的温度变化图。
具体实施方式
本发明提供了一种超塑性双相不锈钢夹层结构的制造方法，具体实施方式如下：
实施例
1、SAF2205超塑性双相不锈钢夹层结构的制造
SAF2205双相不锈钢超塑性板材采用通常的制备方法获得，切取3块SAF2205双相不锈钢超塑性板材，长度为1m，宽度为0.5m，板厚为2mm。采用通常的酸洗方法对超塑性双相不锈钢板材的表面进行清洗。采用常用的氧化钇隔离剂进行局部涂敷，并进行焊接组装成三层板结构。将组装好的三层双相不锈钢超塑性板材，装入模具中，并放入加热装置中。对装入三层双相不锈钢板材的模具进行加热升温，当温度达到第一连接温度960℃时，保温10min，通入氩气，氩气压力5MPa，进行超塑成形/扩散连接，当超塑性双相不锈钢板材相互贴合时，在其它条件不变情况下，将连接温度提高至第二连接温度1100℃，进行扩散连接，然后水冷，取出构件。
2、SAF2507超塑性双相不锈钢夹层结构的制造
SAF2507双相不锈钢超塑性板材采用通常的制备方法获得，切取4块SAF2507双相不锈钢超塑性板材，长度为1m，宽度为0.8m，板厚为1.5mm。采用通常的酸洗方法对超塑性双相不锈钢板材的表面进行清洗。采用常用的氧化钇隔离剂进行局部涂敷，并进行焊接组装成四层板结构。将组装好的四层双相不锈钢超塑性板材，装入模具中，并放入加热装置中。对装入四层双相不锈钢板材的模具进行加热升温，当温度达到第一连接温度1100℃时，保温10min，通入氩气，氩气压力5MPa，进行超塑成形/扩散连接，当超塑性双相不锈钢板材相互贴合时，在其它条件不变情况下，将连接温度降至第二连接温度960℃，进行扩散连接，然后水冷，取出构件。

Claims (3)

1.一种超塑性双相不锈钢夹层结构的制造方法，具体工艺步骤为：
（1）超塑性双相不锈钢板材的准备
超塑性双相不锈钢板材采用通常的制备方法获得，根据需要，切取2～4块具有一定长度和宽度的双相不锈钢超塑性板材，板厚为0.2～3mm；采用通常的表面处理方法对超塑性双相不锈钢板材的表面进行清洗；
（2）板材的组装
采用通常的方法涂敷隔离剂，并进行焊接组装，可以组装成双层、三层或四层板结构；焊接组装采用通常的方法进行；
（3）装模并放入加热装置中
将组装好的多层双相不锈钢板材，装入模具中，并放入加热装置中。双相不锈钢超塑成形/扩散连接采用通常的模具结构和加热装置；
（4）双相不锈钢超塑成形/扩散连接
对装入多层双相不锈钢板材的模具进行加热升温，当温度达到第一连接温度950～980℃时，保温5～15min，通入氩气，氩气压力5～10MPa，进行超塑成形/扩散连接，当两块超塑性双相不锈钢板材相互贴合时，在其它条件不变情况下，再提高至第二连接温度1000～1200℃，进行扩散连接；
或者是反向进行，即首先在第二连接温度1000～1200℃下进行超塑成形/扩散连接，当两块超塑性双相不锈钢板材相互贴合时，在其它条件不变情况下，降低至第一连接温度950～980℃；降低温度需要冷却系统，冷却系统采用通常的方法进行设计和安装；
（5）冷却及出模
采用通常的冷却及出模方法，将超塑成形/扩散连接好的双相不锈钢夹层结构产品取出；
通过连接温度的变化可以改变结合界面的两相比例及相结构特性，由此可以使超塑性双相不锈钢表面化学活性化程度增大，解决双相不锈钢板材超塑成形/扩散连接性能差的问题。
2.如权利要求1所述一种超塑性双相不锈钢夹层结构的制造方法，其特征在于，适用材料为超塑性双相不锈钢板材和管材，板材厚度为0.2～3mm，长度和宽度不限。
3.如权利要求1所述一种超塑性双相不锈钢夹层结构的制造方法，其特征在于，由第一连接温度950～980℃升高至第二连接温度1000～1200℃时的加热速度为5～100℃/s；由第二连接温度1000～1200℃，降至第一连接温度950～980℃时的冷却速度为5～100℃/s。
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