[发明专利]超塑性正反双向变温挤压成形方法和应用

说明书

本发明提供了一种超塑性正反双向变温挤压成形方法和应用，基于试验的镁锂合金材料成形性能参数及工艺参数，开展镁锂合金材料成形数值模拟分析，通过建立热力耦合有限元仿真模型，预测零件成形过程的宏观变形及微观组织演变，并与实际模拟试样测试结果进行对比，验证数值分析的准确性，评判镁锂合金的模具设计的可行性，依据有限元模拟仿真结果进行成形工艺优化。本发明采用超塑性正反双向变温挤压成形，在实现大变形的同时，可以对于细化晶粒，提高力学性能具有双重作用。在制造过程中，材料晶粒细化，力学性能获得大幅改善，在消除残余应力的同时实现高性能。

技术领域

本发明涉及镁锂合金制造的技术领域，具体涉及一种超塑性正反双向变温挤压成形方法和应用。

背景技术

针对航空航天、兵器等领域新一代国防尖端武器装备关键结构件需要高比强度、高比刚度及优良的常规力学性能的同时，各类飞行器的研究开发及制造环节均对材料的选用标准提出了越来越高的要求。节省燃料消耗、增强火箭的运载能力、提高飞行器的飞行速度和有效载荷等一直是我们不断探索和追求的目标。除此之外，民用汽车、电脑、手机等核心构件的轻量化要求也对新材料及其精密制造提出需求。为实现这些目标，对使用优质轻合金的要求越来越高。镁锂合金是世界上最轻的金属结构材料，由于具有优良的比强度、良好的导热导电性、优异的机械加工性能和低温成型性能及超轻等优点，成为迅速崛起的新型工程材料。

军民用轻量化构件一般形状复杂、尺寸精度要求高、常具有薄壁加强筋结构，为了避免焊缝的存在，不少构件希望采用大变形实现复杂结构的一体化制造。但传统铸造方法制造的镁锂合金构件难以实现低密度和强度无法兼得，存在各种各样的铸造缺陷如孔洞、偏析、成分不均等缺陷，造成耐高温性差及易腐蚀等问题。通过塑性变形的方法，如轧制、挤压、锻造等成形过程可以显著减少铸造缺陷，细化合金的晶粒，提高合金的综合力学性能，但是如何在保证大变形的情况下实现高强度，也同样面临挑战。因此，提出了超塑性正反双向变温挤压成形技术，既可以通过超塑性状态下获得大变形量，又可以起到改善材料组织和性能的目的。

发明内容

发明目的：本发明提供一种超塑性正反双向变温挤压成形方法，以解决上述背景技术中存在的技术问题。

技术方案：提出一种超塑性正反双向变温挤压成形方法，该方法步骤如下：

步骤一、对成形构件进行数值仿真，确定成形模具形式及工艺流程；

步骤二、进行模具设计与制造，分瓣式模具结构可解决复杂异形难脱模镁锂合金构件。

步骤三、将镁锂合金坯料放置到模具中，加热到相应的温度进行保温，进行挤压，同步进行热处理，获得高性能构件。

步骤四、对成形预制坯进行数控加工，主要是加工一些难以成形的圆角和氧化表面。

步骤五、对数控加工后的镁锂合金构件进行表面处理，获得抗氧化、耐腐蚀的能力。

在进一步的实施例中，所述镁锂合金包括但不限于：LAZ931、LAZ141；

所述成形模具包括但不限于：一体化模具、分立式模具；

所述加热方式包括但不限于：电阻加热、感应加热及加热炉传导加热。

所述表面处理方式包括但不限于：化学镀、微弧氧化。

本发明还提供了超塑性正反双向变温挤压成形方法在镁锂合金复杂构件上的应用。

有益效果：本发明基于试验的镁锂合金材料成形性能参数及工艺参数，开展镁锂合金材料成形数值模拟分析，通过建立热力耦合有限元仿真模型，预测零件成形过程的宏观变形及微观组织演变，并与实际模拟试样测试结果进行对比，验证数值分析的准确性，评判镁锂合金的模具设计的可行性，依据有限元模拟仿真结果进行成形工艺优化。