[发明专利]一种铝合金叶片锻件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铝合金叶片锻件及其制备方法，所述方法的主要步骤包括辊锻、镦头制坯、螺旋压力机模锻、固溶、小变形量冷锻和时效热处理，通过合理设置加热和变形参数，精确控制锻件冷锻变形量和时间，对2219铝合金进行加工，其中制坯、模锻工步工件加热温度为380‑480℃，工件变形量为20‑80％，冷锻工步需要在固溶工步后3‑12h内完成，工件变形量为1‑5％，最终获得具有均匀的金相组织状态和良好的力学性能的2219铝合金叶片锻件，能够满足新型航空发动机使用该铝合金叶片锻件的技术要求。

技术领域

本发明涉及金属材料锻造成型领域，尤其涉及一种铝合金叶片锻件及其制备方法。

背景技术

2219铝合金为Al-Cu-Mn系可热处理强化变形铝合金，该合金具有良好的高低温力学性能、抗应力腐蚀性能、焊接性能及断裂韧性，广泛用于航天及航空领域，主要用于制造适用于在313℃下工作的结构件和高强度焊接件，我国现役运载火箭贮箱全面采用了2219铝合金。

我国对2219铝合金综合力学性能和热处理技术的认识还不够深入和系统，对2219铝合金的基本性能主要停留在材料手册中介绍的内容，对材料的高低温力学性能、断裂韧性、抗腐蚀性等方面缺乏深入研究，在产品工艺设计和加工过程中，仍然主要依靠多做实验来摸索，缺乏有效的理论依据和数据积累，如不同变形量对材料性能的影响，冷锻对材料性能的影响等。

CN103389978A公开了一种提高2219铝合金性能的变形热处理条件的方法。该方法过程包括：采用T6热处理确定时效温度，将2219铝合金进行固溶、淬火、时效处理，确定强度和硬度对应的最佳变形热处理的时效温度；采用T8热处理确定时效时间，将该2219铝合金的试样进行固溶、淬火、轧制，在T6热处理所确定的温度下进行时效处理，确定强度和硬度对应的最佳变形热处理的时效时间。CN106498318A公开一种提高2219铝合金环件综合力学性能的工艺方法，以实现大型2219铝合金环件粗大残余结晶相的充分破碎和晶粒的细化、等轴化，使得2219铝合金环件强度与塑性同时提高，各向异性减小。该工艺方法包括：多向锻造、冲孔、马架扩孔、分段轧制及热处理。但上述发明实施步骤复杂繁琐，工艺周期长，能耗高，没有显著提高2219铝合金的综合力学性能。

随着我国航空航天飞行器的发展，对材料性能要求越来越高，导致2219铝合金的综合力学性能不达标，国内尚未有生产新型航空发动机用2219铝合金叶片锻件的先例。因此，开发操作简单、产品性能优良并适用于生产航空用2219铝合金叶片锻件工业化生产的工艺方法，充分挖掘2219铝合金力学性能的潜力，提升我国新型航空发动机的制造水平，具有很强的现实意义和工程价值。

发明内容

针对现有技术的不足及实际的需求，本发明提供一种铝合金叶片锻件及其制备方法，所述方法的主要步骤包括辊锻、镦头制坯、螺旋压力机模锻、固溶、小变形量冷锻和时效热处理，通过合理设置加热和变形参数，精确控制锻件冷锻变形量和时间，对2219铝合金进行加工，不仅可以实现2219铝合金叶片锻件的模锻生产，而且还提升了叶片锻件的力学性能和金相组织均匀度，满足新型航空发动机使用该铝合金叶片锻件的技术要求。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种铝合金叶片锻件的制备方法，包括如下步骤：

(1)下料后对棒料进行加热制坯；

(2)在螺旋压力机上对坯料进行加热模锻成型；

(3)将步骤(2)得到的锻件进行固溶、冷却；

(4)将步骤(3)冷却后的锻件进行冷锻处理和时效热处理。

本发明通过对现有技术的不断改良和优化，创造性地首次提出辊锻、镦头制坯+螺旋压力机模锻+固溶+冷锻+时效的成型技术，在螺旋压力机上进行加热模锻成型，采用此新型工艺流程能有效提升了叶片锻件的力学性能和金相组织均匀度，满足新型航空发动机使用该铝合金叶片锻件的技术要求。