CN112538600A - 一种铝锂合金复杂构件成形方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铝锂合金复杂构件成形方法，属于复杂构件制备技术领域；本发明将新淬火状态或者自然时效状态的板材先通过拉伸、弯曲、滚弯等方式进行初步成形，然后将初步成形后的板材放置到最终成形的模具上，装夹或真空密封后放入压力罐内进行加热，保温、保压一段时间后取出，获得最终需要的形状及性能；随后的“时效成形”，可以通过温度和压力的联合作用，即获得性能的提升，又可消除时效时的回弹，最终获得性能优良的复杂形状结构部件；本发明具有较低的强度和良好的塑性，适宜于较大变形量、复杂结构的初步成形，可以获得所需要的外形尺寸及足够的预拉伸变形量。

Description

一种铝锂合金复杂构件成形方法
技术领域
本发明涉及一种铝锂合金复杂构件成形方法，属于复杂构件制备技术领域。
背景技术
随着航空航天领域高可靠、高减重需求的不断发展，具有高比刚度、高比强度以及优良耐损伤性能的铝锂合金已经逐渐成为上述领域的重要选材。然而由于第三代、第四代铝锂合金成分复杂，为了获得良好的综合性能，合金多在T8状态使用，在此状态下，合金的强度较高、塑性差，回弹量较大，难以通过冷成形的方式制备复杂构件，而热成形工艺又会损伤合金的性能。如果采用新淬火或者自然时效状态进行成形，成形后如果不进行人工时效则成形件的性能偏低，补充人工时效时，会导致尺寸形状发生改变，并且由于铝锂合金高刚度的特点，人工时效后难以矫形。将新淬火或自然时效状态板材直接采取“时效成形”工艺进行成形，由于该工艺的变形量有限，难以形成复杂结构，同时，时效成形时各部位变形量会有较大差异，由于第三代、第四代铝锂合金的性能与变形量密切相关，变形量不均匀会导致时效成形后各部位性能偏差较大，无法使用。
针对上述问题，本发明通过在铝锂合金“软状态”下进行预先成形，然后再通过“时效成形”的方式，使合金获得预期的形状和性能，一方面降低了成形时的难度，使铝锂合金复杂构件的成形变为可行，另一方面通过预变形控制合金总体变形量，保证了成形后材料具有优良综合性能以及性能均匀性。
发明内容
本发明的目的是：提出一种铝锂合金复杂构件的成形方法，通过该方法，可使铝锂合金板材通过预先成形、最终成形的方式，获得形状以及性能均满足要求的复杂形状构件。
本发明的技术方案是：一种铝锂合金复杂构件的成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
1.1初始状态制备：将铝锂合金板材进行固溶处理，保温温度495℃～545℃，室温水淬火，淬火后在4h内成形；成形后室温放置不低于96h；
1.2将经过1.1步骤处理的铝锂合金板材按照预设形状进行预成形；预成形变形量控制在2.5～6.0％范围；
1.3安装：将经过1.2步骤处理后的预成形铝锂合金板材切除边部多余的材料，放置到模胎上通过外部装夹或者采取真空封装的方式使预成形板材与模胎完全贴靠；
1.4时效成形：将安装好的预成形铝锂合金板材与模胎一起放入压力罐内加压至0.1-1MPa并随炉升温，加热温度至145℃～180℃，保温时间6～14h，然后出炉空冷至室温。
所述铝锂合金板材的合金成分及重量百分比为：Cu 3.0～4.5％，Li 1.0～1.8％，Mg 0.2～0.8％,Mn 0.20～0.7％，Zn 0.2～0.8％，Ag 0.2～0.8％，Zr 0.02～0.16％，Ti0.01～0.10％，以及Sc 0.05～0.35％，Er 0.10～0.25％，中的任意1～2种，杂质元素Si≤0.12％,Fe≤0.15％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al。
所述固溶处理是在盐浴炉或者空气循环炉内进行。
所述步骤1.2预成形采取蒙拉或滚弯或钣弯方式进行。
所述步骤1.2预成形的变形量为2.5～6.0％。
所述步骤1.3使预成形板材与模胎完全贴靠是通过外部装夹或者采取真空封装的方式。
所述步骤1.1淬火在温度不高于-20℃的冷库内保存。
本发明的优点是：
本发明将新淬火状态或者自然时效状态的板材先通过拉伸、弯曲、滚弯等方式进行初步成形(通常淬火后在4h内成形或淬火后在温度不高于-20℃的冷库内保存即为新淬火状态；淬火后室温放置不低于96h之后则为自然时效状态)，然后将初步成形后的板材放置到最终成形的模具上，装夹或真空密封后放入压力罐内进行加热，保温、保压一段时间后取出，获得最终需要的形状及性能。新淬火状态或自然时效状态具有较低的强度和良好的塑性，适宜于较大变形量、复杂结构的初步成形，可以获得所需要的外形尺寸及足够的预拉伸变形量，随后的“时效成形”，可以通过温度和压力的联合作用，即获得性能的提升，又可消除时效时的回弹。最终获得性能优良的复杂形状结构部件；本发明所采取的预成形以及“时效成形”可以在现有装备及工序上实现，便于工业化实施。
具体实施方案
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明并不局限于下述实施例。
实施例一
采用本发明所涉及的铝锂合金复杂构件成形方法，所对应的合金成分及重量百分比为：Cu 3.65％，Li 1.56％，Mg 0.38％，Zn 0.35％，Mn 0.44％，Ag 0.41％，Zr 0.10％，Ti0.02％，Si 0.06％，Fe 0.11％，余量为Al，将δ2.0mm厚的薄板在520±5℃温度下进行加热，保温50min后出炉水淬，然后在蒙拉机上进行蒙拉预成形，拉伸变形量控制在2.5～3.5％范围内，制备双曲面蒙皮；拉伸完毕后切除余边，放置到带有一定过变形量的成形模胎上，采用安装夹具使薄板与模胎完全贴靠，放置到压力罐中进行加热，温度165℃，保温16h，出炉空冷至室温。从成形后的板材上取样，测量拉伸及腐蚀性能，并与固溶后预拉伸3％，然后人工时效至T8状态的板材相比，结果如表1所示。
可以发现采取本发明制备的双曲部件，解剖后的性能与T8状态板材相当，表明在成形过程中达到了预定的性能。
表1本发明的方法的板材与T8状态板材性能比较
Figure BDA0002769735790000041
实施例二
采用本发明所涉及的提高铝锂合金板材及锻件综合性能的方法，对合金成分及重量百分比为：Cu 4.3％，Li 1.2％，Mg 0.45％，Mn 0.30％，Ag 0.45％，Zn 0.25％，Zr0.12％，Ti 0.03％，Si 0.06％，Fe 0.12％，余量为Al，将厚度4mm的板材在530℃5℃温度下进行加热，保温70min，出炉室温水淬火，拉伸矫平后，室温放置100h至自然时效状态，然后进行蒙拉成形，拉伸量4.5～5.0％；蒙拉完毕后，切除钳口及边部余料，放置到模胎上采用真空膜包覆，抽取真空，放置到热压罐中进行充气加压，至板材与模胎完全贴靠后升温至155℃，保温20h，出炉空冷至室温，拆除包装，取样测量拉伸及腐蚀性能，并与该板材的T8状态性能进行比较，结果如表2所示。
可以发现采取本发明制备的蒙皮类部件，解剖后的性能与T8状态板材相当，表明在成形过程中达到了预定的性能。
表2本发明的方法成形后板材与T8状态板材性能比较
Figure BDA0002769735790000042
Figure BDA0002769735790000051

Claims (7)

1.一种铝锂合金复杂构件的成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
1.1初始状态制备：将铝锂合金板材进行固溶处理，保温温度495℃～545℃，室温水淬火，淬火后在4h内成形；成形后室温放置不低于96h；
1.2将经过1.1步骤处理的铝锂合金板材按照预设形状进行预成形；预成形变形量控制在2.5～6.0％范围；
1.3安装：将经过1.2步骤处理后的预成形铝锂合金板材切除边部多余的材料，放置到模胎上通过外部装夹或者采取真空封装的方式使预成形板材与模胎完全贴靠；
1.4时效成形：将安装好的预成形铝锂合金板材与模胎一起放入压力罐内加压至0.1-1MPa并随炉升温，加热温度至145℃～180℃，保温时间6～14h，然后出炉空冷至室温。
2.如权利要求1所述的铝锂合金复杂构件的成形方法，其特征在于，所述铝锂合金板材的合金成分及重量百分比为：Cu 3.0～4.5％，Li 1.0～1.8％，Mg0.2～0.8％,Mn 0.20～0.7％，Zn 0.2～0.8％，Ag 0.2～0.8％，Zr 0.02～0.16％，Ti 0.01～0.10％，以及Sc 0.05～0.35％，Er 0.10～0.25％，中的任意1～2种，杂质元素Si≤0.12％,Fe≤0.15％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al。
3.如权利要求1所述的铝锂合金复杂构件的成形方法，其特征在于，所述固溶处理是在盐浴炉或者空气循环炉内进行。
4.如权利要求1所述的铝锂合金复杂构件的成形方法，其特征在于，所述步骤1.2预成形采取蒙拉或滚弯或钣弯方式进行。
5.如权利要求1所述的铝锂合金复杂构件的成形方法，其特征在于，所述步骤1.2预成形的变形量为2.5～6.0％。
6.如权利要求1所述的铝锂合金复杂构件的成形方法，其特征在于，所述步骤1.3使预成形板材与模胎完全贴靠是通过外部装夹或者采取真空封装的方式。
7.如权利要求1所述的铝锂合金复杂构件的成形方法，其特征在于，所述步骤1.1淬火在温度不高于-20℃的冷库内保存。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113249665A (zh) * 2021-07-02 2021-08-13 中国航发北京航空材料研究院 一种铝合金构件的成形方法
CN115558827A (zh) * 2022-10-18 2023-01-03 中国航发北京航空材料研究院 一种Al-Cu-Mg-Ag-Si-Sc-Mn-Zr高强高耐热性铝合金及其制备方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050245761A1 (en) * 2001-04-25 2005-11-03 Bogan Leonard E Jr Single crystalline phase catalyst
CN102021457A (zh) * 2010-10-27 2011-04-20 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种高强韧铝锂合金及其制备方法
CN103184396A (zh) * 2012-11-21 2013-07-03 中南大学 一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金板材蠕变时效成形方法
CN106702237A (zh) * 2016-12-20 2017-05-24 江苏豪然喷射成形合金有限公司 一种铝锂合金的喷射成形方法
CN107881371A (zh) * 2017-11-09 2018-04-06 上海交通大学 提高铸造铝锂合金塑性的方法
CN107964641A (zh) * 2017-10-18 2018-04-27 中国航发北京航空材料研究院 一种改善铝锂合金蠕变成形性能的热处理方法
CN106756676B (zh) * 2016-12-12 2018-06-15 中南大学 一种提高冷变形铝锂合金强塑性前处理方法及其热处理方法
CN108754263A (zh) * 2018-07-30 2018-11-06 东北轻合金有限责任公司 一种高强度航天用铝锂合金型材及其制备方法
CN109666829A (zh) * 2019-01-30 2019-04-23 中南大学 一种低锂含量的高强铸造铝锂铜锌合金及其制备方法
CN110699575A (zh) * 2019-09-27 2020-01-17 黄山市龙跃铜业有限公司 一种高强度高韧性铝合金及其制备方法
CN111363961A (zh) * 2020-04-29 2020-07-03 贵州航天新力铸锻有限责任公司 一种含Er高Li的轻质低成本高强韧铝锂合金

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050245761A1 (en) * 2001-04-25 2005-11-03 Bogan Leonard E Jr Single crystalline phase catalyst
CN102021457A (zh) * 2010-10-27 2011-04-20 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种高强韧铝锂合金及其制备方法
CN103184396A (zh) * 2012-11-21 2013-07-03 中南大学 一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金板材蠕变时效成形方法
CN106756676B (zh) * 2016-12-12 2018-06-15 中南大学 一种提高冷变形铝锂合金强塑性前处理方法及其热处理方法
CN106702237A (zh) * 2016-12-20 2017-05-24 江苏豪然喷射成形合金有限公司 一种铝锂合金的喷射成形方法
CN107964641A (zh) * 2017-10-18 2018-04-27 中国航发北京航空材料研究院 一种改善铝锂合金蠕变成形性能的热处理方法
CN107881371A (zh) * 2017-11-09 2018-04-06 上海交通大学 提高铸造铝锂合金塑性的方法
CN108754263A (zh) * 2018-07-30 2018-11-06 东北轻合金有限责任公司 一种高强度航天用铝锂合金型材及其制备方法
CN109666829A (zh) * 2019-01-30 2019-04-23 中南大学 一种低锂含量的高强铸造铝锂铜锌合金及其制备方法
CN110699575A (zh) * 2019-09-27 2020-01-17 黄山市龙跃铜业有限公司 一种高强度高韧性铝合金及其制备方法
CN111363961A (zh) * 2020-04-29 2020-07-03 贵州航天新力铸锻有限责任公司 一种含Er高Li的轻质低成本高强韧铝锂合金

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
冯朝辉: "铝锂合金研究进展及发展趋势", 《航空材料学报》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113249665A (zh) * 2021-07-02 2021-08-13 中国航发北京航空材料研究院 一种铝合金构件的成形方法
CN115558827A (zh) * 2022-10-18 2023-01-03 中国航发北京航空材料研究院 一种Al-Cu-Mg-Ag-Si-Sc-Mn-Zr高强高耐热性铝合金及其制备方法

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