[发明专利]一种异种金属叠层薄壁筒形件成形方法

说明书

本发明公开一种异种金属叠层薄壁筒形件成形方法，涉及异种金属叠层薄壁筒形件成形技术领域；主要包含以下步骤：步骤(1)多种金属箔材铺放成双层/多层坯料；步骤(2)将多层坯料缠绕在芯模上获得筒形件毛坯；步骤(3)将筒形件毛坯进行真空加热压制获得异种金属叠层薄壁筒形件。本发明提出的异种金属叠层薄壁筒形件整体成形方法，步骤简单、易操作、无焊缝，所制备的筒形件可靠性高、成分和壁厚分布均匀，可用于制备NiAl合金、TiAl合金等难变形材料薄壁构件反应制备成形所需叠层筒坯，也可用于制备其他异种金属叠层薄壁筒形件。

技术领域

本发明涉及异种金属叠层薄壁筒形件成形技术领域，特别是涉及一种异种金属叠层薄壁筒形件成形方法。

背景技术

随着航空航天工业的迅速发展，复杂形状整体薄壁构件的应用十分广泛。此类薄壁构件使用条件较为苛刻，通常工作环境为高温、高压、腐蚀/氧化等环境。目前，此类构件往往采用Ni基高温合金制造。然而，新一代飞行器关键构件使用温度已达高温合金使用温度的极限。另外，高温合金密度大，严重制约了新一代飞行器轻量化减重的迫切需求。NiAl合金密度是Ni基高温合金的2/3，热导率是Ni基高温合金的4-8倍，使用温度可比Ni基高温合金提高100-200℃。NiAl合金应用于新一代航空航天飞行器，除可以减重、提高使用温度外，还可增强主动冷却效果。但是，NiAl合金难变形、难加工，薄壁复杂截面构件成形难度极大。

近年来，NiAl合金的制备及成形技术成为各国研究的热点。公开号CN103057203A的专利提出了一种层状NiAl材料及其制备方法，该方法采用Ni箔与Al箔的交替叠层进行两次热压复合，热处理后得到NiAl合金板材。公开号CN110142332A的发明专利，提供了一种NiAl合金薄壁管件成形与控性一体化方法，但该方法采用焊接方法处理Ni/Al叠层箔管对接缝，存在焊缝、降低使用安全可靠性。此外，可能使焊缝局部区域合金成分偏离NiAl单相区成分要求、造成焊缝附近区域材料性能差异，加大焊缝处失稳可能性。申请号202010655352.6的发明专利，提出了一种NiAl合金复杂薄壁中空构件的成形方法，但该方法针对薄壁筒形件成形，错层区中金属箔材无缝对接难度较大、操作复杂。因此，针对NiAl合金薄壁筒形件的成形难题并没有完全解决。

综上所述，本发明提出了一种异种金属叠层薄壁筒形件整体成形新技术，不仅适用于NiAl合金薄壁筒形件的成形，还适用于其他难变形合金体系(如Ti-Al、Fe-Al、Nb-Al等)薄壁筒形件的成形。

发明内容

本发明的目的是提供一种异种金属叠层薄壁筒形件成形方法，以解决上述现有技术存在的问题，步骤简单、易操作、无焊缝、适于制备高性能、高安全可靠性的叠层金属薄壁中空构件。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种异种金属叠层薄壁筒形件成形方法，包括以下步骤：

步骤(1)，(以两种金属为例)：由于工业生产的金属箔材原料的长度可达几米至几十米，而宽度和厚度可以根据要求定制，因此：

在金属箔材原料的面积满足最终构件连续缠绕总面积要求的情况下，如圆柱形薄壁筒构件等一类等截面构件，采用双层异种金属箔材连续缠绕成形方法。以圆柱形薄壁筒构件为例，购买工业批量生产的矩形异种金属箔，厚度分别为d1和d2，两种矩形箔材的宽度设计为w＝h+2×l，式中h为最终异种金属叠层构件的高度，l为工艺段长度，一般为5-30mm；两种箔材的长度设计为L＝[D/(d1+d2)]×π×(R+r)，式中D为最终异种金属叠层构件的壁厚，R，r分别为最终异种金属叠层构件的外径和内径。