CN114042794A - 一种含钛金属曲面板材的成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含钛金属曲面板材的成型方法，所述成型方法包括：将模具和含钛板材装配后，置于包套中脱气之后进行热等静压处理，得到所述含钛金属曲面板材；所述含钛板材的厚度为0.3‑1mm；所述热等静压的温度为400‑800℃。本发明提供的成型方法，针对特定厚度的含钛板材采用模具在特定温度下进行热等静压处理，确保得到的曲面含钛板材具有良好的成型寿命。避免了曲面板材的回弹及回弹后与其他粘接件出现的脱胶。
Description
技术领域
本发明涉及成型领域，具体涉及一种含钛金属曲面板材的成型方法。
背景技术
目前，钛合金由于其自身的有益性能广泛的应用于各行各业，如在防护领域中采用含钛板材作为护板使用。
如CN113481407A公开了一种低成本防爆轰含钛板材的制备方法，该方法包括：一、对目标产物含钛板材的成分进行设计；二、选取准备对应元素的原料；三、制备电极并经两次真空自耗熔炼得到钛合金铸锭，然后切削进行开坯锻造得到板坯；四、板坯经多火次轧制得到含钛板材；五、热处理；六、经表面处理得到防爆轰含钛板材。该防爆轰含钛板材，降低了成分成本，起到减轻面密度和强化作用，在保证防爆轰含钛板材强度的前提下，提高其韧性和塑性，使得防爆轰含钛板材在冲击波的攻击下达到产生均匀塑性流变，吸收更多能量的效果，有效抗击爆炸带来的冲击波，提高了防爆轰含钛板材的防爆轰性能。
CN113001106A公开了一种钛合金防护板及其制备方法。所述制备方法，包括：在含钛板材材的迎弹面按60-120°加工若干个整齐排列的三角形坡口，所述三角形坡口的深度为1.5～2.0mm；将所述三角形坡口的尖端机加铣掉，所述尖端机加铣掉的三角形坡口的深度为1.0～1.5mm。该钛合金防护板抗弹性能优异；7mm厚度的钛合金防护板在100m射距、0度射角下可有效防护53式7.62mm普通弹，与具备同等防弹效果的4.5mm防护钢对比，可减重20％～30％。
然而现阶段钛合金在使用过程中会使用钛合金曲面薄板与陶瓷部件粘连作为护板使用，该含钛板材的厚度仅为0.3-1mm且强度较大，导致曲面成型后回弹明显导致与陶瓷部件脱胶。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种含钛金属曲面板材的成型方法，以解决目前曲面钛板材在成型后曲面会出现回弹的问题，避免了曲面钛板材和粘结件的脱胶问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种含钛金属曲面板材的成型方法，所述成型方法包括：
将模具和含钛板材装配后，置于包套中脱气之后进行热等静压处理，得到所述含钛金属曲面板材；
所述含钛板材的厚度为0.3-1mm；所述热等静压的温度为400-800℃。
本发明提供的成型方法，针对特定厚度的含钛板材采用模具在特定温度下进行热等静压处理，确保得到的曲面含钛板材具有良好的成型寿命。避免了曲面板材的回弹及回弹后与其他粘接件出现的脱胶。
本发明中，所述含钛板材可以是纯钛或者其他含钛为主的钛合金，比如，Ti6Al4V、纯钛、Ti13V11Cr3Al、Ti8V6Cr4Mo3A14Zr等等。
本发明中，所述含钛板材的厚度为0.3-1mm，例如可以是0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或1mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的组合同样适用。
本发明中，所述热等静压的温度为400-800℃，例如可以是400℃、420℃、440℃、460℃、480℃、500℃、520℃、540℃、560℃、580℃、600℃、620℃、640℃、660℃、680℃、700℃、720℃、740℃、760℃、780℃或800℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的组合同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述模具包括相互配合的凹模和凸模。
作为本发明优选的技术方案，所述含钛板材和所述凹模的接触面之间设置有石墨纸。
作为本发明优选的技术方案，所述含钛板材和所述凸模的接触面之间设置有石墨纸。
作为本发明优选的技术方案，所述石墨纸的厚度为0.1-1mm，例如可以是0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或1mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述脱气的温度100-300℃，例如可以是100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、2200℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃、290℃或300℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的组合同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述脱气的终点为包套内绝对真空度≤0.001Pa，例如可以是0.001Pa、0.0009Pa、0.0008Pa、0.0007Pa、0.0006Pa、0.0005Pa、0.0004Pa、0.0002Pa或0.0001Pa等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的组合同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述热等静压的压力≥160MPa，例如可以是160MPa、170MPa、180MPa、190MPa、200MPa或210MPa等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的组合同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述热等静压的时间≥5h，例如可以是5h、5.1h、5.2h、5.3h、5.4h、5.5h、5.6h、5.7h、5.8h、5.9h、6h、6.5h、7h、7.5h、8h或8.5h等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的组合同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述成型方法包括：
将模具和含钛板材装配后，置于包套中脱气之后进行热等静压处理，得到所述含钛金属曲面板材；
所述含钛板材的厚度为0.3-1mm；
所述模具包括相互配合的凹模和凸模；所述含钛板材和所述凹模的接触面之间设置有石墨纸；所述含钛板材和所述凸模的接触面之间设置有石墨纸；所述石墨纸的厚度为0.1-1mm；
所述脱气的温度100-300℃；所述脱气的终点为包套内绝对真空度≤0.001Pa；
所述热等静压的温度为400-800℃；所述热等静压的压力≥160MPa；所述热等静压的时间≥5h。
本发明中，所述模具为曲面模具，如凹模为曲面凹型，凸模为与曲面凹型对应的凸起。
与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明提供的成型方法，通过对特定厚度的含钛板材采用热等静压进行曲面成型处理，通过采用热等静压的处理，重新优化晶粒的分布和定向，以实现曲面含钛板材的成型，确保得到的曲面含钛板材具有良好的成型寿命，避免了曲面板材的回弹及回弹后与其他粘接件出现的脱胶。显著延长了曲面含钛板材的使用寿命。
(2)本发明所得曲面含钛板材的边缘回弹量≤0.3mm，受压变形量≤0.3mm。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
本实施例提供了一种含钛金属曲面板材的成型方法，本实施例中的含钛板材为纯钛板材；
所述成型方法包括：
将模具和含钛板材装配后，置于包套中脱气之后进行热等静压处理，得到所述含钛金属曲面板材；
所述含钛板材的厚度为0.6mm；
所述模具包括相互配合的凹模和凸模；所述含钛板材和所述凹模的接触面之间设置有石墨纸；所述含钛板材和所述凸模的接触面之间设置有石墨纸；所述石墨纸的厚度为0.5mm；
所述脱气的温度200℃；所述脱气的终点为包套内绝对真空度为0.001Pa；
所述热等静压的温度为600℃；所述热等静压的压力为160MPa；所述热等静压的时间为5h。
所得曲面钛板材性能参数详见表1。
实施例2
本实施例提供了一种含钛金属曲面板材的成型方法，本实施例中的含钛板材为Ti6Al4V钛合金板材；
所述成型方法包括：
将模具和含钛板材装配后，置于包套中脱气之后进行热等静压处理，得到所述含钛金属曲面板材；
所述含钛板材的厚度为0.3mm；
所述模具包括相互配合的凹模和凸模；所述含钛板材和所述凹模的接触面之间设置有石墨纸；所述含钛板材和所述凸模的接触面之间设置有石墨纸；所述石墨纸的厚度为0.1mm；
所述脱气的温度100℃；所述脱气的终点为包套内绝对真空度为0.0001Pa；
所述热等静压的温度为400℃；所述热等静压的压力为180MPa；所述热等静压的时间为7h。
所得曲面钛板材性能参数详见表1。
实施例3
本实施例提供了一种含钛金属曲面板材的成型方法，本实施例中的含钛板材为纯钛板材；
所述成型方法包括：
将模具和含钛板材装配后，置于包套中脱气之后进行热等静压处理，得到所述含钛金属曲面板材；
所述含钛板材的厚度为1mm；
所述模具包括相互配合的凹模和凸模；所述含钛板材和所述凹模的接触面之间设置有石墨纸；所述含钛板材和所述凸模的接触面之间设置有石墨纸；所述石墨纸的厚度为1mm；
所述脱气的温度300℃；所述脱气的终点为包套内绝对真空度为0.0005Pa；
所述热等静压的温度为800℃；所述热等静压的压力为300MPa；所述热等静压的时间为6h。
所得曲面钛板材性能参数详见表1。
实施例4
本实施例提供了一种含钛金属曲面板材的成型方法，本实施例中的含钛板材为Ti6Al4V钛合金板材：
所述成型方法包括：
将模具和含钛板材装配后，置于包套中脱气之后进行热等静压处理，得到所述含钛金属曲面板材；
所述含钛板材的厚度为0.8mm；
所述模具包括相互配合的凹模和凸模；所述含钛板材和所述凹模的接触面之间设置有石墨纸；所述含钛板材和所述凸模的接触面之间设置有石墨纸；所述石墨纸的厚度为0.7mm；
所述脱气的温度225℃；所述脱气的终点为包套内绝对真空度为0.001Pa；
所述热等静压的温度为456℃；所述热等静压的压力为190MPa；所述热等静压的时间为9h。
所得曲面钛板材性能参数详见表1。
实施例5
本实施例提供了一种含钛金属曲面板材的成型方法，本实施例中的含钛板材为Ti13V11Cr3Al：
所述成型方法包括：
将模具和含钛板材装配后，置于包套中脱气之后进行热等静压处理，得到所述含钛金属曲面板材；
所述含钛板材的厚度为0.45mm；
所述模具包括相互配合的凹模和凸模；所述含钛板材和所述凹模的接触面之间设置有石墨纸；所述含钛板材和所述凸模的接触面之间设置有石墨纸；所述石墨纸的厚度为0.2mm；
所述脱气的温度146℃；所述脱气的终点为包套内绝对真空度为0.0003Pa；
所述热等静压的温度为637℃；所述热等静压的压力为200MPa；所述热等静压的时间为5.7h。
所得曲面钛板材性能参数详见表1。
对比例1
与实施例1的区别仅在于所述含钛板材的厚度为0.1mm。所得曲面钛板材性能参数详见表1。
对比例2
与实施例1的区别仅在于所述含钛板材的厚度为1.4mm。所得曲面钛板材性能参数详见表1。
对比例3
与实施例1的区别仅在于所述热等静压的温度为200℃。所得曲面钛板材性能参数详见表1。
对比例4
与实施例1的区别仅在于所述热等静压的温度为900℃。所得曲面钛板材性能参数详见表1。
对比例5
与实施例1的区别仅在于将含钛板材替换为等量组成的钛合金粉，即采用混合粉直接热压烧结得到曲面板材。所得曲面钛板材性能参数详见表1。
对比例6
与实施例1的区别仅在于将热等静压处理替换为相同参数的热压烧结，即在机械加压的情况下进行高温处理。所得曲面钛板材性能参数详见表1。
对比例7
与实施例1的区别仅在于将含钛板材替换为含钒合金板(TC4)。所得曲面钛板材性能参数详见表1。
表1
| 边缘回弹量/mm | 受压变形量/mm | |
| 实施例1 | 0.2 | 0.3 |
| 实施例2 | 0.3 | 0.3 |
| 实施例3 | 0.3 | 0.2 |
| 实施例4 | 0.2 | 0.2 |
| 实施例5 | 0.2 | 0.3 |
| 对比例1 | 0.5 | 5 |
| 对比例2 | 0.7 | 0.8 |
| 对比例3 | 5 | 0.5 |
| 对比例4 | 0.2 | 4 |
| 对比例5 | 0.6 | 开裂 |
| 对比例6 | 10 | 0.5 |
| 对比例7 | 5 | 0.9 |
本发明中，边缘回弹量通过以下方法进行测定：将得到的含钛板材脱模后放置1h后对板材边缘进行检测，将检测数据和模具中的曲面形状进行对比，进而得到边缘回弹量；
受压变形量的具体测定过程为：将得到的含钛板材脱模后进行压力测试，压力施加点为曲面中曲率最大的点，施加的压力为1MPa。
通过上述实施例和对比例的结果可知，本发明提供的成型方法，针对特定厚度的含钛板材采用模具在特定温度下进行热等静压处理，确保得到的曲面含钛板材具有良好的成型寿命。避免了曲面板材的回弹及回弹后与其他粘接件出现的脱胶。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种含钛金属曲面板材的成型方法，其特征在于，所述成型方法包括：
将模具和含钛板材装配后，置于包套中脱气之后进行热等静压处理，得到所述含钛金属曲面板材；
所述含钛板材的厚度为0.3-1mm；所述热等静压的温度为400-800℃。
2.如权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述模具包括相互配合的凹模和凸模。
3.如权利要求2所述的成型方法，其特征在于，所述含钛板材和所述凹模的接触面之间设置有石墨纸。
4.如权利要求2所述的成型方法，其特征在于，所述含钛板材和所述凸模的接触面之间设置有石墨纸。
5.如权利要求3或4所述的成型方法，其特征在于，所述石墨纸的厚度为0.1-1mm。
6.如权利要求1-5任一项所述的成型方法，其特征在于，所述脱气的温度100-300℃。
7.如权利要求1-6任一项所述的成型方法，其特征在于，所述脱气的终点为包套内绝对真空度≤0.001Pa。
8.如权利要求1-7任一项所述的成型方法，其特征在于，所述热等静压的压力≥160MPa。
9.如权利要求1-8任一项所述的成型方法，其特征在于，所述热等静压的时间≥5h。
10.如权利要求1-9任一项所述的成型方法，其特征在于，所述成型方法包括：
将模具和含钛板材装配后，置于包套中脱气之后进行热等静压处理，得到所述含钛金属曲面板材；
所述含钛板材的厚度为0.3-1mm；
所述模具包括相互配合的凹模和凸模；所述含钛板材和所述凹模的接触面之间设置有石墨纸；所述含钛板材和所述凸模的接触面之间设置有石墨纸；所述石墨纸的厚度为0.1-1mm；
所述脱气的温度100-300℃；所述脱气的终点为包套内绝对真空度≤0.001Pa；
所述热等静压的温度为400-800℃；所述热等静压的压力≥160MPa；所述热等静压的时间≥5h。
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