[发明专利]可减少开裂的超高强铝合金模锻件的模锻方法、应用及其制造的模锻件

说明书

本发明公开了一种超高强铝合金模锻件的模锻方法，主要包括以下步骤：一次模锻、均匀化退火、二次模锻、固溶并淬火、三次模锻和深冷和时效处理。把在锻造过程易开裂、无法成形的喷射沉积超高强铝合金实现了模锻成形，并且通过冷变形和时效热处理进一步降低了材料的残余应力，使得材料在后续存放和加工中不出现变形和开裂。本发明工艺简单、具有可操作性，对设备的要求不高，克服了喷射沉积超高强铝合金加工领域长期以来难以解决的技术难题，可有效提升喷射沉积超高强铝合金的应用范围，适用于工业化生产应用。

技术领域

本发明涉及金属材料加工技术领域，特别是涉及一种超高强铝合金模锻件的模锻方法、应用及其制造的模锻件。

背景技术

喷射沉积技术不同于传统冶金铸造工艺，它具有晶粒组织细小，少无偏析等优点，特别适用于制造高合金含量的产品。目前，喷射沉积技术已经被应用于总合金含量超过12％的Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金的研制和生产，如喷射沉积7034、7136和7093铝合金等。

但是由于喷射沉积合金含量高且材料的致密度低，内部孔隙较多，材料的塑性差，在模锻过程中经常发生开裂而无法成形，同时部分经过模锻成形后工件的残余应力要比常规铸造并模锻的高，在存放过程中出现由于残余应力大导致的工件开裂。另外，残余应力对铝合金的断裂韧性、抗应力腐蚀性能以及疲劳性能等也产生影响。

喷射沉积超高强铝合金具有较高的强度性能，但由于模锻成形和残余应力问题一直制约着该类合金的应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中超高强铝合金模锻件在模锻过程或后续存放应用过程中经常发生开裂而的问题的缺陷，而提供一种超高强铝合金模锻件的模锻方法。该方法通过三次不同温度和变形量的模锻形变，并结合均匀化退火、固溶和淬火深冷处理和时效处理，使得材料在后续存放和加工中不出现变形和开裂。

本发明的另一个目的，是提供上述方法在超高强铝合金模锻中的应用。

本发明的另一个目的，是提供一种应用上述方法模锻所得的超高强铝合金模锻件。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种可减少开裂的超高强铝合金模锻件的模锻方法，包括以下步骤：

步骤1：根据模锻件最终尺寸，将喷射沉积坯料加工成预锻坯，并进行一次模锻使所述预锻坯致密化得到预变形的坯料；

步骤2：把所得预变形的坯料均匀化退火以增强再变形能力；

步骤3：将均匀化退火后的锻坯进行二次模锻得模锻件；

步骤4：将所得模锻件进行固溶并淬火；

步骤5：将淬火后的模锻件进行三次模锻以消除所述模锻件内部残余应力；

步骤6：将三次模锻后的模锻件投入液氮中进行深冷处理，深冷处理后快速进行时效处理。

在上述技术方案中，所述一次模锻的锻造变形量为25-30％，所述二次模锻的锻造变形量为70-75％，所述三次模锻的锻造变形量为1-5％。

在上述技术方案中，步骤1中，一次模锻的锻造温度为390-420℃，保压时间为10-15s。

在上述技术方案中，步骤2中，均匀化退火温度为430-460℃，时间为12-24小时。

在上述技术方案中，步骤3中，二次模锻的锻造温度为380-400℃，保压时间为3-5s。

在上述技术方案中，步骤4中，固溶温度为480-490℃，时间1-3h；淬火介质为水，淬火水温20-60℃。

在上述技术方案中，步骤5中，三次模锻的锻造温度20-150℃，保压时间为3-10s。