[发明专利]一种金属固固复合增材制坯的制备方法

说明书

本发明涉及一种金属固固复合增材制坯的制备方法，该方法包括：将多个初始坯料堆垛成型，得到预制坯；对预制坯进行焊接以使多个初始坯料之间的结合界面焊合，得到复合坯；对复合坯加热至第一温度并保温，到温后，进行第一次热压锻造，得到第一锻坯，之后将第一锻坯加热至第二温度并保温，将盖板、垫板加热至第三温度并保温，到温后，将第一锻坯放置在垫板上，并将模具套入第一锻坯和垫板上，再将盖板放置第一锻坯上，进行第二次热压锻造，得到第二锻坯，脱除模具后，将第二锻坯再次加热至第四温度并保温，到温后，得到一体化复合坯。相对于现有技术，本发明更有利于界面复合、氧化物弥散碎化，增强界面的均匀化程度和结合强度，提升材料性能。

技术领域

本发明涉及金属锻造技术领域，具体而言，涉及一种金属固固复合增材制坯的制备方法。

背景技术

锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压(锻造与冲压)的两大组成部分之一。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。

传统的锻造方法生产大型金属锻件较为困难，因此，目前制备大型金属锻件采用增材制坯的方法，增材制坯是指采用多块体积更小的金属坯料作为初始坯料经堆垛后真空封焊，制成大尺寸金属复合坯的增材制造方法，之后复合坯经热压复合而形成一体化复合坯，从而替代大型铸锭，以实现用较小的铸坯、锻坯或轧坯等金属坯料制造大型金属锻件的目的。该增材制坯技术可以替代传统的“大型铸锭生产大型金属锻件”的生产模式，解决大型金属锻件缩松、缩孔、偏析等质量问题，具有明显的优越性，生产的大型金属锻件可与电渣产品相媲美。同时，该增材制坯技术也可用于异种材质复合坯的增材制造，应用范围更广。

但，现有的增材制坯的方法一般采用的单层坯料小于300mm，且多层坯料复合时上、下两端坯料有多层的结合面处于难变形区，故在后续坯料复合时因存在难变形区和拉应力区而导致各结合面变形不均匀的问题，最终容易在复合后的后续锻造时出现变形开裂。

发明内容

针对以上现有技术中的问题，本发明提供了一种金属固固复合增材制坯的制备方法，包括：

步骤S1、将多个表面清洁的初始坯料堆垛成型，得到预制坯；

步骤S2、对所述预制坯进行焊接以使多个所述金属坯料之间的结合界面焊合，得到复合坯；

步骤S3、对所述复合坯加热至第一温度T₁并保温，到温后，以变形速度V₁、变形量D₁进行第一次热压锻造，得到第一锻坯，之后将所述第一锻坯加热至第二温度T₂并保温，同时，将盖板、垫板加热至第三温度T₃并保温，均到温后，将所述第一锻坯放置在所述垫板上，并将模具套入所述第一锻坯和所述垫板上，再将所述盖板放置所述第一锻坯上，以变形速度V₂、变形量D₂进行第二次热压锻造，得到第二锻坯，脱除所述模具后，将所述第二锻坯再次加热至第四温度T₄并保温，到温后，得到一体化复合坯；其中，V₂＞V₁，D₂＞D₁。

进一步地，步骤S3中，所述变形速度V₁满足：1mm/s≤V₁＜5mm/s，所述变形量D₁满足：1％＜D₁＜5％；所述变形速度V₂满足：10mm/s≤V₂≤60mm/s，所述变形量D₂满足：≥35％。

进一步地，所述第一锻坯的高度+所述垫板的高度＜所述模具的高度＜所述第一锻坯的高度+所述垫板的高度+所述盖板的高度。