CN110434264A - 一种晶须增强铝基复合材料的约束多向模锻方法 - Google Patents
一种晶须增强铝基复合材料的约束多向模锻方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110434264A CN110434264A CN201910863020.4A CN201910863020A CN110434264A CN 110434264 A CN110434264 A CN 110434264A CN 201910863020 A CN201910863020 A CN 201910863020A CN 110434264 A CN110434264 A CN 110434264A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- forging
- isothermal
- composite material
- jumping
- base composite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
- B21J5/02—Die forging; Trimming by making use of special dies ; Punching during forging
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
本发明提供了一种晶须增强铝基复合材料的约束多向锻造方法,属于锻造技术领域。所述方法包括以下步骤:对晶须增强铝基复合材料铸坯进行近等温自由归方锻造,得到方形坯料;将所述方形坯料卡入模具中进行等温多向模锻,所述方形坯料的一侧留有变形空间;所述等温多向模锻每次镦粗的压下量为20~30%。本发明对晶须增强铝基复合材料铸坯进行近等温自由归方锻造,可以锻合晶须增强铝基复合材料存在的疏松、孔洞等铸造缺陷;之后进行等温多向模锻,提高了材料各向力学性能的均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及锻造技术领域,尤其涉及一种晶须增强铝基复合材料的约束多向模锻方法。
背景技术
随着现代科学技术的进步与快速发展,研制开发新型高性能结构零件已经成为广大高科技企业需要迫切解决的问题,这一现象在汽车、航空航天、电子通讯等领域体现得更为明显。尤其是近几十年以来,金属基复合材料的应用飞速发展,已从最初的航空航天飞行器的结构件发展到最近的汽车、电子甚至体育娱乐等领域,其中颗粒、短纤维、晶须等非连续增强的铝基复合材料由于具有良好的高韧性、抗腐蚀性、质量轻及抗疲劳等性能而成为研究的热点之一。
晶须增强铝基复合材料能充分发挥晶须增强体和金属基体的优势,具有优异的机械性能和物理性能、高的比强度和比模量、良好的抗疲劳性能、低的热膨胀系数和良好的热稳定性,在航空航天、武器装备领域具有重要的应用前景。目前晶须增强铝基复合材料以挤压铸造方法为主,但铸锭存在孔洞、组织不均、延伸率较低等缺陷,使得其难以用于关键承力和长寿命要求的重要结构件。为提高使用性能,需要通过塑性变形、机加工及焊接等二次加工方法获得最终直接应用的零件、型材等。在铸态铝基复合材料二次加工方法当中,热塑性变形可以锻合疏松、孔洞等铸造缺陷,细化晶粒,使晶须、析出相和夹杂等弥散分布,从而提高材料性能,是很重要且应用最广的二次加工方法。但是由于挤压铸造的碳化硅晶须增强铝基复合材料塑性较差,可锻温度区间狭隘,因此在锻造时极易出现表面开裂。此外,锻造时坯料内部极易出现变形不均,从而导致组织性能不均。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶须增强铝基复合材料的约束多向锻造方法,不但可以改善铸造缺陷,而且在锻造过程中晶须增强铝基复合材料流动更均匀,能够防止锻造时表面开裂,并提高材料力学性能的均匀性。
为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
本发明提供了一种晶须增强铝基复合材料的约束多向锻造方法,包括以下步骤:
对晶须增强铝基复合材料铸坯进行近等温自由归方锻造,得到方形坯料;
将所述方形坯料卡入模具中进行等温多向模锻,所述方形坯料的一侧留有变形空间;所述等温多向模锻每次镦粗的压下量为20~30%。
优选的,所述等温多向模锻包括:采用模具对方形坯料的三个互相垂直的面轮流进行镦粗。
优选的,所述等温多向模锻的锻造次数为6~12次。
优选的,所述等温多向模锻的累积名义应变为1.0~2.0。
优选的,所述等温多向模锻的温度为440~460℃。
优选的,所述近等温自由归方锻造包括:
(1)沿着晶须增强铝基复合材料铸坯的轴向进行镦粗后,依次对两个互相垂直的径向进行镦粗;(2)重复所述步骤(1)0~2次;
或(i)沿着晶须增强铝基复合材料铸坯的第一径向进行镦粗后,依次对第二径向和轴向进行镦粗;所述第一径向和第二径向互相垂直;(ii)重复所述步骤(i)0~2次。
优选的,所述近等温自由归方锻造的过程中,每个方向的初始镦粗压下量独立地为20~40%;针对相同面的锻造,后续镦粗压下量依次独立地递增3~10%。
优选的,所述近等温自由归方锻造的累积名义应变为1.5~3.0。
优选的,所述近等温自由归方锻造采用的设备为压力机,所述压力机上砧的压下速率为6~15mm·s-1。
优选的,所述近等温自由归方锻造前,将晶须增强铝基复合材料加热至420~470℃,将压力机的上下砧加热至比晶须增强铝基复合材料的温度低0~10℃。
本发明提供了一种晶须增强铝基复合材料的约束多向锻造方法,包括以下步骤:对晶须增强铝基复合材料铸坯进行近等温自由归方锻造,得到方形坯料;将所述方形坯料卡入模具中进行等温多向模锻,所述方形坯料的一侧留有变形空间;所述等温多向模锻每次镦粗的压下量为20~30%。本发明对晶须增强铝基复合材料铸坯进行近等温自由归方锻造,可以锻合晶须增强铝基复合材料存在的疏松、孔洞等铸造缺陷;之后进行等温多向模锻,通过将方形坯料卡入模具中保持方形坯料的一侧留有变形空间,并控制每次镦粗的压下量在20~30%,使方形坯料在锻造过程中鼓凸受限,几乎没有鼓形侧面,材料流动更均匀,提高了材料各向力学性能的均匀性,并可改善被动小变形区自由压缩时坯料表面的切向拉应力状态,减小表面纵向开裂的可能性。
实施例的结果表明,晶须增强铝基复合材料经本发明提供的约束多向锻造方法锻造后,从心部、心部与表面的正中间位置、到表面,X向(径向)的抗拉强度依次为262MPa、266MPa、268MPa,Y向(与X向垂直的另一径向)中心部位、中间部位和表面部位的抗拉强度依次为250MPa、257MPa、254MPa,Z向(轴向)中心部位、中间部位和表面部位的抗拉强度依次为252MPa、245MPa、249MPa,各向强度最大差值分别为6MPa、4MPa和7MPa;而经常规自由多向锻造后,从坯料心部、中部到表面,X向(径向)抗拉强度依次为284MPa、278MPa、279MPa,Y向(与X向垂直的另一径向)抗拉强度依次为271MPa、283MPa、276MPa,Z向(轴向)抗拉强度依次为257MPa、265MPa、252MPa,各向强度最大差值分别为6MPa、12MPa和13MPa。此外,从X、Y和Z三个方向性能比较来看,本发明的约束多向锻造方法和常规自由多向锻造的强度最大差值分别为23MPa和32MPa,说明本发明的锻造方法能够提高材料各向力学性能的均匀性。
附图说明
图1为本发明的近等温自由归方锻造示意图;
图2为模具的锻前示意图;
图3为模具的锻后示意图;
图4为下模具的锻后俯视图;
图2~4中,1-上模具,2-下模具,3-垫块,4-坯料;
图5为本发明的等温多向锻造示意图;
图6为实施例1和对比例1锻前坯料照片;
图7为实施例1和对比例1锻后照片对比图;
图8为实施例1或对比例1锻前坯料的应力-应变曲线图;
图9为实施例1锻后各向抗拉强度柱状图;
图10为对比例1锻后各向抗拉强度柱状图。
具体实施方式
本发明提供了一种晶须增强铝基复合材料的约束多向锻造方法,包括以下步骤:
对晶须增强铝基复合材料铸坯进行近等温自由归方锻造,得到方形坯料;
将所述方形坯料卡入模具中进行等温多向模锻,所述方形坯料的一侧留有变形空间;所述等温多向模锻每次镦粗的压下量为20~30%。
本发明对晶须增强铝基复合材料铸坯进行近等温自由归方锻造,得到方形坯料。
在本发明中,所述近等温自由归方锻造指的是在近等温状态下进行的自由归方锻造;所述自由归方锻造指的是不受模具约束把坯料锻造成方形的锻造;所述近等温指的是晶须增强铝基复合材料铸坯的温度和与铸坯接触的压制件的温度近似相等。
在本发明中,所述晶须增强铝基复合材料优选为碳化硅晶须增强铝基复合材料或硼酸铝晶须增强铝基复合材料。本发明对所述晶须增强铝基复合材料中晶须的尺寸没有特殊要求,采用本领域技术人员熟知的尺寸即可。本发明对所述晶须增强铝基复合材料中铝基材料的组成没有特殊要求,采用本领域技术人员熟知组成的铝基材料即可。本发明优选通过挤压铸造工艺制备晶须增强铝基复合材料铸坯。本发明对所述挤压铸造工艺的条件没有特殊要求,采用本领域熟知的挤压铸造工艺条件即可。在本发明的具体实施例中,优选对晶须预制体进行预热,然后浇铸铝合金熔液(即铝基材料熔液),在一定压力下保压一定时间,得到晶须增强铝基复合材料铸坯。本发明对所述晶须预制体的来源没有特殊要求,采用本领域公知的方法制备得到。在本发明中,所述保压的压力优选为50~60MPa,保压的时间优选为20~40min。在本发明中,所述晶须增强铝基复合材料铸坯的形状优选为圆柱形。
本发明优选采用压力机进行近等温自由归方锻造,所述压力机的上砧压下速率优选为6~15mm·s-1,锻造过程中压力机的下砧优选固定不动。
所述近等温自由归方锻造前,本发明优选将所述晶须增强铝基复合材料铸坯加热至420~470℃,将压力机的上下砧加热至比晶须增强铝基复合材料的温度低0~10℃,更优选低0~5℃。在本发明中,将所述晶须增强铝基复合材料铸坯加热至指定温度后的保温时间优选为60~120min,进一步优选为80~120min。本发明对所述晶须增强铝基复合材料铸坯和上下砧的加热方式没有特殊要求,采用本领域技术人员熟知的加热方式即可。
由于晶须增强铝基复合材料铸坯加热后被转移至上下砧之间进行锻造,转移过程会有部分热量散失,为了保持晶须增强铝基复合材料铸坯的温度与上下砧温度尽量一致,所以将晶须增强铝基复合材料铸坯的加热温度设置的较上下砧的加热温度高一些,以保证晶须增强铝基复合材料铸坯与上下砧的温度近似相等。此外,由于上砧压下速度较快,在所述晶须增强铝基复合材料铸坯的温度明显下降前,就可达到目标压下量,因此能够在短时间内完成近等温自由归方锻造过程且确保在锻造过程中上下砧的温度与坯料温度大致相同。本发明采用近等温的锻造方式,避免了因温度降低,导致铸坯温度不均,变形流动不均匀而导致的坯料性能下降。
在本发明中,在对晶须增强铝基复合材料铸坯进行近等温自由归方锻造时,所述近等温自由归方锻造优选包括:(1)沿着晶须增强铝基复合材料铸坯的轴向进行镦粗后,依次对两个互相垂直的径向进行镦粗;(2)重复所述步骤(1)0~2次;
或(i)沿着晶须增强铝基复合材料铸坯的第一径向进行镦粗后,依次对第二径向和轴向进行镦粗;所述第一径向和第二径向互相垂直;(ii)重复所述步骤(i)0~2次。
为了便于理解本发明,现以上述第一种近等温自由归方锻造方式为例,对具体的锻造过程进行说明,如图1所示,本发明首先沿着铸坯Z向轴向进行镦粗,压下量优选为20%~40%,更优选为25~40%;然后沿着垂直于Z向轴向的X向径向进行镦粗,压下量优选为20%~40%,更优选为25~40%;再沿垂直于X向径向的Y向径向进行镦粗,压下量优选为20%~40%,更优选为25~40%;本发明继续沿Z向轴向进行镦粗,压下量相对于上一次沿Z向轴向的压下量优选增长3~10%,更优选增长4~7%,然后沿垂直于Z向轴向的X向径向进行镦粗,压下量相对于上一次沿X向径向的压下量优选增长3~10%,更优选增长4~7%,再沿垂直于X向径向的Y向径向进行镦粗,压下量相对于上一次沿Y向径向的压下量优选增长3~10%,更优选增长4~7%。
如上所述,在本发明中,所述近等温自由归方锻造过程中,每个方向的首次镦粗压下量独立地优选为20~40%,更优选为25~40%;针对相同面的锻造,后续镦粗压下量优选依次独立地递增3~10%,更优选为4~7%。
在本发明中,所述近等温自由归方锻造的累积名义应变优选为1.5~3.0,进一步优选为2~3。本发明所述累积名义应变指的是每次镦粗压下量的累积之和。本发明所述每次镦粗压下量指的是相对于当次镦粗之前的高度而言的压下量,例如镦粗前坯料高度为10cm,镦粗后高度为8cm,则压下量为20%。
近等温自由归方锻造后,本发明得到方形坯料。在本发明中,所述方形坯料优选为正方体。
本发明所述近等温自由归方锻造能够使铸态毛坯(即晶须增强铝基复合材料铸坯)内部缺陷闭合。
得到方形坯料后,本发明将所述方形坯料卡入模具中进行等温多向模锻,所述方形坯料的一侧留有变形空间;所述等温多向模锻每次镦粗的压下量为20~30%。
在本发明中,所述模具优选包括上模具、下模具和垫块;本发明优选将方形坯料卡入下模具中。在本发明中,所述下模具型腔底面的一边优选与方形坯料一边的尺寸相等,以便于方形坯料卡入模具中。在本发明中,所述下模具型腔的边角优选采用圆角过渡。当下模具型腔采用圆角过渡时,需要对方形坯料进行精整、倒圆角后才可进行等温多向模锻。本发明优选将所述垫块放置到方形坯料留有变形空间的一侧,通过调整垫块尺寸、数量或排布来限制方形坯料在模具内的变形;在本发明中,所述上模具用于对方形坯料向下施加压力,并配合下模具和垫块形成密闭空间来控制方形坯料的形变。
在本发明中,当所述方形坯料与模具型腔尺寸匹配时,本发明优选直接将方形坯料卡入模具即可;当所述方形坯料的尺寸大于模具型腔尺寸时,本发明优选对方形坯料进行切割以使方形坯料能够恰好卡入模具,且保证方形坯料的一侧还留有变形空间。在已知模具型腔尺寸的前提下,不会出现方形坯料小于模具型腔尺寸的情况。在本发明中,所述卡入指的是模具型腔底面和3个侧壁与坯料的表面完全接触。
下面结合附图对本发明的模具结构进行简单说明,以使本领域技术人员能够更好地理解本发明。图2为本发明模具的锻前示意图,图3为本发明模具的锻后示意图;图4为锻后下模具的俯视图。图2~4中,1为上模具,2为下模具,3为垫块,4为坯料;如图2所示,本发明将方形坯料4卡入下模具2的型腔中,坯料一边(图2所示坯料左侧底边)尺寸与下模具型腔相应底边的宽度一致,在图4中对应尺寸b,如图2和4所示,通过下模具2限制坯料Y方向的流动,通过调整垫块的数量以及排布限制坯料X方向的流动,以获得变形均匀的晶须增强铝基复合材料坯料。
在本发明中,所述等温多向模锻中的等温指的是方形坯料的温度与模具的温度相等,此外,由于采用了模具进行约束,因此本发明的等温多向模锻又属于约束锻造。
在本发明中,进行等温多向模锻时,所述等温多向模锻的温度优选为440~460℃。由于本发明采用的是等温多向模锻,模具的温度与坯料温度相等,所以这里所说的等温多向模锻的温度既指模具的温度,同时也指方形坯料的温度。
本发明优选分别对所述方形坯料和模具进行加热处理,以使它们达到模锻温度。在本发明中,所述方形坯料的加热处理优选包括以下步骤:将所述方形坯料在470~490℃退火处理2h,并降至至室温,然后预热至80~200℃,取出在其上喷涂石墨乳水溶液,使其均匀覆盖坯料后将坯料加热至440~460℃,保温60~120min。在本发明中,当所述方形坯料的尺寸与模具型腔的尺寸匹配时,在470~490℃退火处理后可直接降温至80~200℃进行预热;若方形坯料的尺寸与模具型腔的尺寸不匹配,则需要将退火处理后的方形坯料先冷却至室温进行线切割后再预热至80~200℃。在本发明中,所述模具的加热处理优选包括以下步骤:将模具预热至80~200℃,喷涂石墨乳水溶液,使其均匀覆盖模具后加热至440~460℃。本发明对所述石墨乳水溶液的浓度没有特殊要求,采用本领域熟知的石墨乳水溶液即可。本发明所述石墨乳水溶液的作用是作为隔离剂,防止等温多向模锻时模具与方形坯料发生热粘结。本发明对所述方形坯料和模具的加热方式没有特殊要求,采用本领域技术人员熟知的加热方式即可。
待模具与方形坯料均达到模锻温度后,本发明将所述方形坯料卡入模具中进行等温多向模锻。在本发明中,所述等温多向模锻优选包括:采用模具对方形坯料的三个互相垂直的面轮流进行镦粗。
在本发明中,所述等温多向模锻每次镦粗的压下量为20~30%,优选为22~27%;所述等温多向模锻的锻造次数优选为6~12次,更优选为6~9次;所述等温多向模锻的累积名义应变优选为1.0~2.0。所述累积名义应变的含义同近等温自由归方锻造中累积名义应变的含义,这里不再赘述。
以图5为例,对本发明的等温多向模锻过程进行说明。箭头P表示压力施加方向,本发明首先对方形坯料上表面C面进行镦粗,压下量为20~30%;然后对B面进行镦粗,压下量与对C面的压下量相同;再对A面进行镦粗,压下量与对C面的压下量相同,模锻道次数优选6~12次,当总的累积名义应变达到1~2时,停止锻造。
本发明所述等温多向模锻过程中,通过将方形坯料卡入模具中并在方形坯料的一侧留有变形空间,控制每次镦粗的压下量在20~30%,使方形坯料在锻造过程中鼓凸受限,几乎没有鼓形侧面,材料流动更均匀,提高了材料各向力学性能的均匀性。
等温多向锻造完成后,本发明优选还包括将锻后所得坯料空冷至室温。
下面结合实施例对本发明提供的晶须增强铝基复合材料的约束多向锻造方法进行详细的说明,但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
(1)制坯:采用挤压铸造的方法,将碳化硅晶须增强体预制件在500℃下预热,再将熔融的6061铝合金金属液浇入模具中,最后在60MPa下保压30min使得金属液压入预制件间隙,制得直径为150mm高度为140mm的晶须增强铝基复合材料圆柱铸坯如图6所示;
(2)将所述晶须增强铝基复合材料圆柱铸坯加热到450℃并保温90min,压力机上下砧加热到445℃,上砧压下速率为9mm·s-1;将加热好的圆柱铸坯放入下砧后,采用上砧和下砧进行自由归方锻造,如图1所示,共锻6道次,沿着圆柱铸坯Z向轴向进行镦粗,压下量为35%,然后依次沿着任意两个互相垂直的径向X向和Y向进行镦粗,压下量为30%,继续沿着Z向镦粗压下量为40%,X向和Y向镦粗压下量为35%,当总的累积名义应变达到2.05时,停止锻造,获得开坯后130×135×140mm长方体铝基复合材料锻坯;在该长方体铝基复合材料上切取50×50×50mm正方体方块,经铣床精整,边倒圆角后,获得等温多向模锻用的铝基复合材料方形坯料;
(3)锻前将方形坯料在490℃充分退火,再放入加热炉中预热至110℃,取出在其上喷涂石墨乳水溶液,使其均匀覆盖坯料后将坯料加热至450℃,模具预热至110℃,喷涂石墨乳水溶液,使其均匀覆盖模具后加热至450℃,锻造温度为450℃,将加热好的坯料放入加热好的模具中,坯料刚好卡入下模具型腔,进行多道次等压下量模具约束多向锻造,约束多向锻造过程如图5所示,先对方形坯料上表面(C面)进行镦粗,压下量为25%,用模具限制坯料Y方向的流动,如图4所示,模具b尺寸为50mm,用垫块限制坯料X方向流动使得模具c尺寸为66.7mm,获得坯料尺寸为37.5mm×50mm×66.7mm;旋转坯料,然后对B面进行镦粗压下量为25%,改变垫块排布数量使得模具c尺寸为50mm,获得坯料尺寸为50mm×50mm×50mm,旋转坯料,再对A面进行镦粗压下量为25%,改变垫块排布数量,使得模具c尺寸为66.7mm,获得坯料尺寸为66.7mm×37.5mm×50mm,两道次锻件坯料尺寸还原,模锻道次数为6次,每道次镦粗压下量为25%,当总的累积名义应变达到1.5时,停止锻造,获得50mm×50mm×50mm碳化硅晶须增强铝基复合材料锻坯。
(4)冷却:将锻坯取出,空冷至室温。
对比例1
与实施例1的不同之处在于将实施例1中的等温多向锻造改为了自由多向锻造,具体的过程如下:
(1)制坯:采用挤压铸造的方法,将碳化硅晶须增强体预制件在500℃下预热,再将熔融的6061铝合金金属液浇入模具中,最后在60MPa下保压30min使得金属液压入预制件间隙,制得直径为150mm高度为140mm的晶须增强铝基复合材料圆柱铸坯如图6所示;
(2)将所述晶须增强铝基复合材料圆柱铸坯加热到450℃并保温90min,压力机上下砧加热到445℃,上砧压下速率为9mm·s-1;将加热好的圆柱坯料放入下砧后,采用上砧和下砧进行多向锻造,如图1所示,共锻6道次,沿着圆柱铸锭Z向轴向进行镦粗,压下量为35%,然后依次沿着任意两个互相垂直的径向X向和Y向进行镦粗,压下量为30%,继续沿着Z向镦粗压下量为40%,X向和Y向镦粗压下量为35%,当总的累积名义应变达到2.05时,停止锻造,获得开坯后130×135×140mm长方体铝基复合材料锻坯;在所述长方体铝基复合材料上切取50×50×50mm正方体方块,经铣床精整,边倒圆角后,获得等温多向模锻的铝基复合材料方形坯料;
(3)锻前将方形坯料在490℃充分退火后,将坯料加热至450℃,压力机上下砧加热至450℃,将加热好的坯料放入加热好的下砧上,进行多道次等压下量自由多向锻造,道次数为6次,每道次镦粗压下量为25%,当总的累积名义应变达到1.5时,停止锻造,获得50mm×50mm×50mm碳化硅晶须增强铝基复合材料锻坯。
(4)冷却:将锻坯取出,空冷至室温。
对实施例1和对比例1锻后的碳化硅晶须增强铝基复合材料坯料进行观察,结果如图7所示,图7中左边为对比例1的铝基复合材料,图7右边为实施例1铝基复合材料,可以发现对比例1自由多向锻造鼓形较为明显。
对实施例1或对比例1锻前的碳化硅晶须增强铝基复合材料取样测试其力学性能,结果如图8所示,图8显示锻前断裂延伸率为3.7%,抗拉强度为220MPa。
对实施例1和对比例1锻后的碳化硅晶须增强铝基复合材料分别取样测试其力学性能,图9为锻后实施例1的各个方向的抗拉强度,从坯料心部、心部与表面的正中间位置、到表面进行分别取样测试其力学性能,从心部到表面X向三个测试样品的抗拉强度分别为262MPa、266MPa、268MPa,Y向三个测试样品的抗拉强度分别250MPa、257MPa、254MPa,Z向三个测试样品的抗拉强度分别252MPa、245MPa、249MPa,各向强度最大差值分别为6MPa、4MPa和7MPa;图10为对比例1的各个方向抗拉强度,从坯料心部到表面,X向的三个测试样品中抗拉强度分别为284MPa、278MPa、279MPa,Y向的三个测试样品中抗拉强度分别为271MPa、283MPa、276MPa,Z向的三个测试样品中抗拉强度分别为257MPa、265MPa、252MPa,各向强度最大差值分别为6MPa、12MPa和13MPa。此外,从X,Y和Z三个方向性能比较来看,实施例1和对比例1的强度最大差别分别为23MPa和32MPa。显然,可以看出本发明的锻造方法更有利于使心部和表面的变形更加趋于一致,且各方向变形量更为接近,从而导致锻造坯料各方向力学性能更加均匀。需要说明的是,不同方向的心部位置很接近,但是由于晶须的带来力学性能的各向异性,会导致在心部沿不同方向取样性能会有差别。
此外,由于实施例1模具约束锻造温度较为恒定,锻造过程中基本都处于动态结晶状态,变形产生的位错会因为温度高而进行滑移和攀移,从而变形强化小,强度较低;而自由多向锻造,温度控制不太恒定,温度低后位错没有足够能量进行滑移和攀移,不断缠结阻碍进一步位错移动,导致形变强化,强度较高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种晶须增强铝基复合材料的约束多向锻造方法,其特征在于,包括以下步骤:
对晶须增强铝基复合材料铸坯进行近等温自由归方锻造,得到方形坯料;
将所述方形坯料卡入模具中进行等温多向模锻,所述方形坯料的一侧留有变形空间;所述等温多向模锻每次镦粗的压下量为20~30%。
2.根据权利要求1所述的约束多向锻造方法,其特征在于,所述等温多向模锻包括:采用模具对方形坯料的三个互相垂直的面轮流进行镦粗。
3.根据权利要求2所述的约束多向锻造方法,其特征在于,所述等温多向模锻的锻造次数为6~12次。
4.根据权利要求3所述的约束多向锻造方法,其特征在于,所述等温多向模锻的累积名义应变为1.0~2.0。
5.根据权利要求1~4任一项所述的约束多向锻造方法,其特征在于,所述等温多向模锻的温度为440~460℃。
6.根据权利要求1所述的约束多向锻造方法,其特征在于,所述近等温自由归方锻造包括:
(1)沿着晶须增强铝基复合材料铸坯的轴向进行镦粗后,依次对两个互相垂直的径向进行镦粗;(2)重复所述步骤(1)0~2次;
或(i)沿着晶须增强铝基复合材料铸坯的第一径向进行镦粗后,依次对第二径向和轴向进行镦粗;所述第一径向和第二径向互相垂直;(ii)重复所述步骤(i)0~2次。
7.根据权利要求6所述的约束多向锻造方法,其特征在于,所述近等温自由归方锻造的过程中,每个方向的初始镦粗压下量独立地为20~40%;针对相同面的锻造,后续镦粗压下量依次独立地递增3~10%。
8.根据权利要求7所述的约束多向锻造方法,其特征在于,所述近等温自由归方锻造的累积名义应变为1.5~3.0。
9.根据权利要求6~8任一项所述的约束多向锻造方法,其特征在于,所述近等温自由归方锻造采用的设备为压力机,所述压力机上砧的压下速率为6~15mm·s-1。
10.根据权利要求9所述的约束多向锻造方法,其特征在于,所述近等温自由归方锻造前,将晶须增强铝基复合材料加热至420~470℃,将压力机的上下砧加热至比晶须增强铝基复合材料的温度低0~10℃。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910863020.4A CN110434264B (zh) | 2019-09-12 | 2019-09-12 | 一种晶须增强铝基复合材料的约束多向模锻方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910863020.4A CN110434264B (zh) | 2019-09-12 | 2019-09-12 | 一种晶须增强铝基复合材料的约束多向模锻方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110434264A true CN110434264A (zh) | 2019-11-12 |
CN110434264B CN110434264B (zh) | 2020-11-10 |
Family
ID=68440058
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910863020.4A Active CN110434264B (zh) | 2019-09-12 | 2019-09-12 | 一种晶须增强铝基复合材料的约束多向模锻方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110434264B (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112275984A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-01-29 | 北京钢研高纳科技股份有限公司 | 大规格Ti2AlNb棒材及其锻造方法和应用 |
CN115488274A (zh) * | 2022-09-28 | 2022-12-20 | 歌尔股份有限公司 | 镁锂合金材料、制备方法及锻造装置 |
CN116179974A (zh) * | 2023-02-23 | 2023-05-30 | 安徽陶铝新材料研究院有限公司 | 一种细小颗粒增强铝合金复合材料的热加工方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106947887A (zh) * | 2017-03-10 | 2017-07-14 | 北京工业大学 | 一种新型高温钛合金成分设计及多向锻造工艺 |
CN107206466A (zh) * | 2014-11-12 | 2017-09-26 | 丹尼尔和科菲森梅克尼齐有限公司 | 径向锻造机 |
CN107262649A (zh) * | 2017-08-03 | 2017-10-20 | 南通大力锻压机床有限公司 | 一种多工位成型预镦液压机 |
CN207770714U (zh) * | 2018-01-18 | 2018-08-28 | 重庆联达重锻有限公司 | 一种可调高度液压砧座锻压机 |
CN109112444A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-01-01 | 哈尔滨工业大学 | 一种碳化硅晶须增强铝基复合材料等温多向锻造方法 |
CN109371341A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-02-22 | 哈尔滨工业大学 | 一种提高晶须增强铝基复合材料锻坯强韧性与尺寸稳定性的处理方法 |
-
2019
- 2019-09-12 CN CN201910863020.4A patent/CN110434264B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107206466A (zh) * | 2014-11-12 | 2017-09-26 | 丹尼尔和科菲森梅克尼齐有限公司 | 径向锻造机 |
CN106947887A (zh) * | 2017-03-10 | 2017-07-14 | 北京工业大学 | 一种新型高温钛合金成分设计及多向锻造工艺 |
CN107262649A (zh) * | 2017-08-03 | 2017-10-20 | 南通大力锻压机床有限公司 | 一种多工位成型预镦液压机 |
CN207770714U (zh) * | 2018-01-18 | 2018-08-28 | 重庆联达重锻有限公司 | 一种可调高度液压砧座锻压机 |
CN109112444A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-01-01 | 哈尔滨工业大学 | 一种碳化硅晶须增强铝基复合材料等温多向锻造方法 |
CN109371341A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-02-22 | 哈尔滨工业大学 | 一种提高晶须增强铝基复合材料锻坯强韧性与尺寸稳定性的处理方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
K.B. NIE,ET AL.: "Multidirectional forging of AZ91 magnesium alloy and its effects on microstructures and mechanical properties", 《JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUND》 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112275984A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-01-29 | 北京钢研高纳科技股份有限公司 | 大规格Ti2AlNb棒材及其锻造方法和应用 |
CN112275984B (zh) * | 2020-12-25 | 2021-03-16 | 北京钢研高纳科技股份有限公司 | 大规格Ti2AlNb棒材及其锻造方法和应用 |
CN115488274A (zh) * | 2022-09-28 | 2022-12-20 | 歌尔股份有限公司 | 镁锂合金材料、制备方法及锻造装置 |
CN116179974A (zh) * | 2023-02-23 | 2023-05-30 | 安徽陶铝新材料研究院有限公司 | 一种细小颗粒增强铝合金复合材料的热加工方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110434264B (zh) | 2020-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110434264A (zh) | 一种晶须增强铝基复合材料的约束多向模锻方法 | |
CN102712985B (zh) | 从板材形成复杂形状的部件的方法 | |
WO2021219056A1 (zh) | 一种高强度不锈钢转子及其制备方法 | |
CN104511726B (zh) | 全纤维整体模锻五缸压裂泵曲轴制造方法 | |
CN105331858A (zh) | 高强高韧超细晶铝合金的制备方法 | |
CN107034401B (zh) | 一种制备各向同性超高强耐热镁合金结构件的锻造工艺 | |
CN108103371B (zh) | 一种高性能航天紧固件用铝合金线材制作方法 | |
CN108714765A (zh) | 一种合金车轮的制造工艺以及合金车轮 | |
CN110369540A (zh) | 一种铝合金型材挤压模具加工工艺 | |
CN105274457A (zh) | 镁合金3d超塑化处理方法以及超塑性精密成型方法 | |
WO2015188544A1 (zh) | Al-Mg合金轮毂的制造方法 | |
CN104722687A (zh) | 55NiCrMoV7模具钢的锻造方法 | |
CN103409711B (zh) | 一种具有细小全层片组织的TiAl基合金的制备方法 | |
CN110508735B (zh) | 一种碳化硅晶须增强铝基复合材料的增量约束多向锻造方法 | |
CN111438212A (zh) | 一种快速挤压硬质铝合金型材的制备方法 | |
KR100666478B1 (ko) | 저온 초소성 나노 결정립 티타늄 합금 및 이의 제조 방법 | |
WO2015188549A1 (zh) | Al-Mg-Si合金轮毂的制造方法 | |
CN107557625B (zh) | 一种新能源汽车用高韧性铝板带材及其生产方法 | |
CN109226431A (zh) | 一种超高强韧性铝-镁系合金及其管材的旋压方法 | |
CN106544608B (zh) | 一种特厚细晶高强韧镁合金锻件的成形方法 | |
CN109097710A (zh) | 一种高镁铝合金管材的挤压方法 | |
CN110548829B (zh) | 一种控制铝基复合材料晶须定向排布的锻造方法 | |
CN109371341A (zh) | 一种提高晶须增强铝基复合材料锻坯强韧性与尺寸稳定性的处理方法 | |
CN107326297A (zh) | 一种深海采油设备接头用钢及其锻件的制造方法 | |
CN110238195A (zh) | 一种各向同性az31镁合金板材的轧制成形方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |