CN107649687A - 一种提高喷射沉积超高强铝合金致密度的方法 - Google Patents

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Abstract

一种提高喷射沉积超高强铝合金致密度的方法，它涉及一种提高喷射沉积超高强铝合金致密度的方法。本发明的目的是要解决现有致密化工艺会在合金的内部形成强烈的晶体学织构及流线组织，导致锻造时出现流线紊乱的问题。方法：一、制坯，得到坯料；二、热处理，得到热处理后铝罐；三、模具前处理，得到前处理后致密化模具；四、致密化，得到致密化后铝合金。优点：一、致密化后铝合金的致密度＞99.9％；二、致密化合金仅发生微弱的形变，合金组织保持致密化前的等轴状态。本发明主要用于铝合金的致密化处理。

Description

一种提高喷射沉积超高强铝合金致密度的方法
技术领域
本发明涉及一种提高喷射沉积超高强铝合金致密度的方法。
背景技术
Al-Zn-Mg-Cu系(7XXX)合金由于其具备的高强度、低密度等诸多优点，在航空航天、武器装备等领域均有广泛应用。采用喷射沉积技术制备的该系列合金，合金化元素总含量超过15wt％，合金的强度可达800MPa甚至更高，具备极其广阔的应用前景。但由于喷射沉积工艺的特殊性，制得的沉积坯锭中将不可避免的存在一定数量的孔隙，孔隙的存在使喷射沉积合金不可直接进行锻造成形，需要经过致密化处理消除孔隙的不良影响。传统的致密化工艺如热挤压、热轧制等虽然可以使合金达到较好的致密度，但会在合金的内部形成强烈的晶体学织构及流线组织，当采用这些致密化坯料进行进一步锻造变形时，容易导致流线紊乱等锻造缺陷的产生以及锻件力学性能的各向异性。
发明内容
本发明的目的是要解决现有致密化工艺会在合金的内部形成强烈的晶体学织构及流线组织，导致锻造时出现流线紊乱的问题，而提供一种提高喷射沉积超高强铝合金致密度的方法。
一种提高喷射沉积超高强铝合金致密度的方法，具体是按以下步骤完成的：
一、制坯：首先对成分为Al-(9～12.5)Zn-(2.0～3.0)Mg-(1.5～2.0)Cu-(0.1～0.3)Zr的喷射沉积铝合金坯锭进行线切割下料，下料后车床精加工至所需预制坯尺寸，得到坯料；
二、热处理：将坯料装入壁厚3mm的铝罐内，然后将铝罐填满氧化铝粉末并压实，再将铝罐放入热处理炉中，在温度为410～430℃下保温1.5h～2h，得到热处理后铝罐；
三、模具前处理：将致密化模具预热至150～200℃，然后在致密化模具内均匀涂抹一层润滑剂，然后放入热处理炉中，在温度为410～430℃下保温1.5h～2h，得到前处理后致密化模具；
四、致密化：将前处理后致密化模具安装在液压机上，并将热处理后铝罐装入前处理后致密化模具中，在800吨压力下进行保压致密化，致密化时间15min～20min，致密化完成后卸载，取出致密化后坯料，冷却至室温后并进行清理，得到致密化后铝合金。
本发明优点：一、本发明具备优异的致密化效果，致密化后铝合金的致密度＞99.9％；二、本发明致密化合金仅发生微弱的形变，合金组织保持致密化前的等轴状态，因此致密化后的合金可作为各种复杂形状锻件的预制坯料。
附图说明
图1是具体实施方式一致密化示意图；
图2是实施例1步骤一得到的坯料金相组织图；
图3是实施例1得到的致密化后铝合金金相组织图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1，本实施方式是一种提高喷射沉积超高强铝合金致密度的方法，它是按以下步骤完成的：
一、制坯：首先对成分为Al-(9～12.5)Zn-(2.0～3.0)Mg-(1.5～2.0)Cu-(0.1～0.3)Zr的喷射沉积铝合金坯锭进行线切割下料，下料后车床精加工至所需预制坯尺寸，得到坯料；
二、热处理：将坯料装入壁厚3mm的铝罐内，然后将铝罐填满氧化铝粉末并压实，再将铝罐放入热处理炉中，在温度为410～430℃下保温1.5h～2h，得到热处理后铝罐；
三、模具前处理：将致密化模具预热至150～200℃，然后在致密化模具内均匀涂抹一层润滑剂，然后放入热处理炉中，在温度为410～430℃下保温1.5h～2h，得到前处理后致密化模具；
四、致密化：将前处理后致密化模具安装在液压机上，并将热处理后铝罐装入前处理后致密化模具中，在800吨压力下进行保压致密化，致密化时间15min～20min，致密化完成后卸载，取出致密化后坯料，冷却至室温后并进行清理，得到致密化后铝合金。
本实施方式具备优异的致密化效果，致密化后铝合金的致密度＞99.9％。
本实施方式致密化合金仅发生微弱的形变，合金组织保持致密化前的等轴状态，因此致密化后的合金可作为各种复杂形状锻件的预制坯料。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤一中所述坯料的尺寸为Φ(60～80)mm×(60～80)mm。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一的不同点是：步骤二中所述铝罐的尺寸为Φ97mm×90mm。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一的不同点是：步骤二中的氧化铝粉末的粒度为100μm。其他与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一的不同点是：步骤三中所述致密化模具的材质为H13钢。其他与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一的不同点是：步骤三中所述致密化模具的模腔尺寸为Φ100mm×100mm。其他与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一的不同点是：步骤三中所述润滑剂为机油与石墨混合液，且机油与石墨混合液中机油与石墨的质量比为95:5。其他与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一的不同点是：步骤四中所述的液压机为800吨液压机。其他与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一的不同点是：步骤四中所述致密化后铝合金的致密度＞99.9％。其他与具体实施方式一至八相同。
本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。
采用下述试验验证本发明效果
实施例1：结合图1，一种提高喷射沉积超高强铝合金致密度的方法，它是按以下步骤完成的：
一、制坯：首先对成分为Al-10.67Zn-2.45Mg-1.70Cu-0.17Zr的喷射沉积铝合金坯锭进行线切割下料，下料后车床精加工至所需预制坯尺寸，得到坯料；
二、热处理：将坯料装入壁厚3mm的铝罐内，然后将铝罐填满氧化铝粉末并压实，再将铝罐放入热处理炉中，在温度为430℃下保温2h，得到热处理后铝罐；
三、模具前处理：将致密化模具在预热至170℃，然后在致密化模具内均匀涂抹一层润滑剂，然后放入热处理炉中，在温度为430℃下保温2h，得到前处理后致密化模具；
四、致密化：将前处理后致密化模具安装在液压机上，并将热处理后铝罐装入前处理后致密化模具中，在800吨压力下进行保压致密化，致密化时间20min，致密化完成后卸载，取出致密化后坯料，冷却至室温后并进行清理，得到致密化后铝合金。
本实施例步骤一中所述坯料的尺寸为Φ70mm×70mm。
本实施例步骤二中所述铝罐的尺寸为Φ97mm×90mm。
本实施例步骤二中的氧化铝粉末的粒度为100μm。
本实施例步骤三中所述致密化模具的材质为H13钢。
本实施例步骤三中所述致密化模具的模腔尺寸为Φ100mm×100mm。
本实施例步骤三中所述润滑剂为机油与石墨混合液，且机油与石墨混合液中机油与石墨的质量比为95:5。
本实施例步骤四中所述的液压机为800吨液压机。
对实施例1得到的致密化后铝合金进行检测，可知实施例1得到的致密化后铝合金的致密度为100％。
对实施例1步骤一得到的坯料和实施例1得到的致密化后铝合金进行金相检测，如图2和图3所示，图2是实施例1步骤一得到的坯料金相组织图；图3是实施例1得到的致密化后铝合金金相组织图；通过图3与图2对比可知经致密化后合金中的孔隙完全弥合消失，并且晶粒形状圆整，保持等轴晶特征，未发生大形变及粗化现象，说明该发明方法具备优异的致密化效果并可保持致密化前合金的晶体组织特征，适用于多孔铝合金的致密化及其相关预变形坯锭的制备。

Claims (9)

1.一种提高喷射沉积超高强铝合金致密度的方法，其特征在于它是按以下步骤完成的：
一、制坯：首先对成分为Al-(9～12.5)Zn-(2.0～3.0)Mg-(1.5～2.0)Cu-(0.1～0.3)Zr的喷射沉积铝合金坯锭进行线切割下料，下料后车床精加工至所需预制坯尺寸，得到坯料；
二、热处理：将坯料装入壁厚3mm的铝罐内，然后将铝罐填满氧化铝粉末并压实，再将铝罐放入热处理炉中，在温度为410～430℃下保温1.5h～2h，得到热处理后铝罐；
三、模具前处理：将致密化模具在预热至150～200℃，然后在致密化模具内均匀涂抹一层润滑剂，然后放入热处理炉中，在温度为410～430℃下保温1.5h～2h，得到前处理后致密化模具；
四、致密化：将前处理后致密化模具安装在液压机上，并将热处理后铝罐装入前处理后致密化模具中，在800吨压力下进行保压致密化，致密化时间15min～20min，致密化完成后卸载，取出致密化后坯料，冷却至室温后并进行清理，得到致密化后铝合金。
2.根据权利要求1所述的一种提高喷射沉积超高强铝合金致密度的方法，其特征在于步骤一中所述坯料的尺寸为Φ(60～80)mm×(60～80)mm。
3.根据权利要求2所述的一种提高喷射沉积超高强铝合金致密度的方法，其特征在于步骤二中所述铝罐的尺寸为Φ97mm×90mm。
4.根据权利要求1所述的一种提高喷射沉积超高强铝合金致密度的方法，其特征在于步骤二中的氧化铝粉末的粒度为100μm。
5.根据权利要求1所述的一种提高喷射沉积超高强铝合金致密度的方法，其特征在于步骤三中所述致密化模具的材质为H13钢。
6.根据权利要求3所述的一种提高喷射沉积超高强铝合金致密度的方法，其特征在于步骤三中所述致密化模具的模腔尺寸为Φ100mm×100mm。
7.根据权利要求1所述的一种提高喷射沉积超高强铝合金致密度的方法，其特征在于步骤三中所述润滑剂为机油与石墨混合液，且机油与石墨混合液中机油与石墨的质量比为95:5。
8.根据权利要求1所述的一种提高喷射沉积超高强铝合金致密度的方法，其特征在于步骤四中所述的液压机为800吨液压机。
9.根据权利要求1所述的一种提高喷射沉积超高强铝合金致密度的方法，其特征在于步骤四中所述致密化后铝合金的致密度＞99.9％。
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