CN106756659B - 一种低塑性难变形材料板材校形和热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低塑性难变形材料板材校形和热处理方法，属于难变形材料加工成形技术领域。低塑性难变形材料板材在高温和压力作用下被压平，板材的上、下板面在约束作用下，入水快速冷却、固溶处理，再经时效处理得到不平度小于1.5mm/m的板材。本发明实现了低塑性难变形材料板材的控形和控性，解决了低塑性难变形材料板形难题，保证了产品质量和成材率，有助推动和拓宽低塑性难变形材料板材的应用，具有良好的经济价值和应用前景。

Description

一种低塑性难变形材料板材校形和热处理方法
技术领域
本发明属于难变形材料加工成形技术领域，具体涉及一种低塑性难变形材料板材校形和热处理方法。
背景技术
金属基复合材料、金属层状复合材料、金属间化合物结构材料等低塑性难变形材料具有轻质、高比刚度、高比强度等优异性能，其板材在航空航天、飞行器、潜艇、核能、电子、交通运输等领域具有良好的应用。金属基复合材料、金属层状复合材料等低塑性难变形材料的塑性和韧性较低，其可加工性差，采用传统冷校平热处理后的低塑性难变形材料板材时，板材易出现边裂、甚至断裂。采用传统热校平板材后，需经过固溶时效处理，提高板材的综合性能，固溶处理时板材变弯和翘曲，板材的不平度严重恶化，不能满足要求。
发明内容
本发明针对低塑性难变形材料校平开裂和热处理变形的问题，提供了一种低塑性难变形材料板材校形和热处理方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)将低塑性难变形材料板材放置到下托板上；
(2)将上压板放置在低塑性难变形材料板材上；
(3)采用螺母和螺杆将下托板、低塑性难变形材料板材和上压板固定在一起；
(4)将加压板放到上压板上，二次紧固螺母；
(5)将低塑性难变形材料板材及下托板、上压板和加压板整体装入电阻炉，进行加热保温，加热温度为300～1000℃，保温时间为2～5h。
(6)保温结束后，开炉并迅速卸下加压板，快速将下托板、低塑性难变形材料板材和上压板一起放入水槽中冷却固溶处理；
(7)松开螺母，取出低塑性难变形材料板材，放入时效炉内，进行时效处理。
所述低塑性难变形材料板材的厚度为1.5～30mm。
所述低塑性难变形材料板材包括：石墨烯、碳纳米管以及Al2O3、SiC、B4C、TiB2、TiC、AlN颗粒或短纤维增强铝合金、锌合金、镁合金、铜合金、钛合金的金属基复合材料；铝合金、镁合金、铜合金、钛合金组合形成的层状复合材料；TiAl、TiAlNb、NiAl金属间化合物结构材料；塑性相对较差的镁合金、钛合金及高合金化合金。
所述下托板和上压板板面不平度小于1.5mm/m，下托板和上压板的厚度为20～60mm。
所述下托板和上压板上均布孔径为2mm～10mm的小孔，小孔之间的间距为其孔径的1～1.5倍。
校平铝基、锌基和镁基复合材料及其高合金化板材时，所述下托板和上压板采用3Cr2W8V或GH13热作模具钢；校平铜基复合材料、TiAl基合金及钛基复合材料板材时，下托板和上压板采用Inconel718镍基高温合金。
所述加压板为普通碳钢，厚度为40～120mm。
本发明的优点和有益效果为：
采用上压板和加压板在高温下将低塑性难变形材料板材整平，避免了传统冷校平板材开裂和断裂难题；固溶急冷时，板材被下托板和上压板约束，避免了板材变弯和翘曲；下托板和上压板上的小孔，提高了板材冷却速度，有效保证材料的性能，实现低塑性难变形材料板材的控形和控性，解决了低塑性难变形材料板材校平难题。
本发明简单、方便，采用传统热处理炉就可以实现，无需专用校平机或其它专用设备，可操作性强。
采用本发明校平和热处理后，低塑性难变形材料板材的不平度小于1.5mm/m。
附图说明
图1为本发明的校平装置结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种低塑性难变形材料板材校形和热处理方法，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
图1为本发明的校平装置结构示意图，包括下托板1、上压板2、低塑性难变形材料板材3、加压板4、小孔5、螺母6、螺杆7。首先将低塑性难变形材料板材3放置到下托板1上；将上压板2放置在板材3上；采用螺母6和螺杆7将下托板1、板材3和上压板2固定在一起；将加压板4放到上压板2，转动螺母6进一步紧固；将板材3及下托板1、上压板2和加压板4整体装入电阻炉内，进行加热和保温；保温结束后，开炉并迅速卸下加压板4，快速将下托板1、板材3和上压板2一起放入水槽中快速冷却固溶处理；最后松开螺母6，取出板材3，并放入时效炉内，进行时效处理。
实施例1
热轧TiB2/QB2铜基复合材料板材的厚度为5mm，板材的不平度为25～35mm/m。采用下托板和上压板板面不平度小于1.5mm/m，下托板和上压板的厚度为40mm，下托板和上压板上均布小孔的孔径为6mm，下托板和上压板材料为Inconel718镍基合金；加压板为45号钢板，厚度为80mm。固溶温度为780℃，保温2.5小时，时效温度为315℃，时效时间为2小时。校平和热处理后，TiB2/QB2铜基复合材料板材的不平度为1～1.5mm/m。
实施例2
热轧TiB2/6351铝基复合材料板材的厚度为25mm，板材的不平度为40～50mm/m。采用下托板和上压板板面不平度小于1.5mm/m，下托板和上压板的厚度为60mm，下托板和上压板上均布小孔的孔径为10mm，下托板和上压板材料为GH13热作模具钢；加压板为45号钢板，厚度为120mm。固溶温度为500℃，保温3.5小时，时效温度为165℃，时效时间为12小时。校平和热处理后，TiB2/6351铝基复合材料板材的不平度为0.9～1.2mm/m。
实施例3
热轧7075/6061层状复合材料板材的厚度为2mm，板材的不平度为10～25mm/m。采用下托板和上压板板面不平度小于1.5mm/m，下托板和上压板的厚度为25mm，下托板和上压板上均布小孔的孔径为4mm，下托板和上压板材料为GH13热作模具钢；加压板为45号钢板，厚度为50mm。固溶温度为470℃，保温2小时，时效温度为120℃，时效时间为24小时。校平和热处理后，7075/6061层状复合材料板材的不平度为1～1.5mm/m。
实施例4
热轧7075/SiC/6061/7075层基复合材料的厚度为10mm，板材的不平度为25～45mm/m。采用下托板和上压板板面不平度小于1.5mm/m，下托板和上压板的厚度为50mm，下托板和上压板上均布小孔的孔径为8mm，下托板和上压板材料为GH13热作模具钢；加压板为45号钢板，厚度为90mm。固溶温度为470℃，保温3小时，时效温度为150℃，时效时间为16小时。校平和热处理后，7075/SiC/6061/7075层状复合材料板材的不平度为1～1.5mm/m。

Claims (3)

1.一种低塑性难变形材料板材校形和热处理方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)将低塑性难变形材料板材放置到下托板上；
(2)将上压板放置在低塑性难变形材料板材上；
(3)采用螺母和螺杆将下托板、低塑性难变形材料板材和上压板固定在一起；
(4)将加压板放到上压板上，二次紧固螺母；
(5)将低塑性难变形材料板材及下托板、上压板和加压板整体装入电阻炉，进行加热保温，加热温度为300～1000℃，保温时间为2～5h；
(6)保温结束后，开炉并迅速卸下加压板，快速将下托板、低塑性难变形材料板材和上压板一起放入水槽中冷却固溶处理；
(7)松开螺母，取出低塑性难变形材料板材，放入时效炉内，进行时效处理；
所述低塑性难变形材料板材的厚度为1.5～30mm；
所述下托板和上压板板面不平度小于1.5mm/m，下托板和上压板的厚度为20～60mm；
所述下托板和上压板上均布孔径为2mm～10mm的小孔，小孔之间的间距为其孔径的1～1.5倍；
所述低塑性难变形材料板材包括：石墨烯、碳纳米管、Al2O3、SiC、B4C、TiB2、TiC、AlN颗粒增强的铝合金、锌合金、镁合金、铜合金或钛合金的金属基复合材料；石墨烯、碳纳米管、Al2O3、SiC、B4C、TiB2、TiC、AlN短纤维增强的铝合金、锌合金、镁合金、铜合金或钛合金的金属基复合材料；铝合金、镁合金、铜合金、钛合金中的一种以上组合形成的层状复合材料；TiAl、TiAlNb或NiAl金属间化合物材料；镁合金或钛合金。
2.根据权利要求1所述的一种低塑性难变形材料板材校形和热处理方法，其特征在于：校平铝基、锌基和镁基复合材料时，所述下托板和上压板采用3Cr2W8V或GH13热作模具钢；校平铜基复合材料、TiAl基合金及钛基复合材料板材时，下托板和上压板采用Inconel718镍基高温合金。
3.根据权利要求1所述的一种低塑性难变形材料板材校形和热处理方法，其特征在于：所述加压板为普通碳钢，厚度为40～120mm。
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