一种2198铝锂合金板材的室温成形方法与流程

技术领域：

本发明属于金属板材加工技术领域，具体涉及一种2198铝锂合金板材的室温成形方法。

背景技术：
：

铝锂合金具有高比强度和高比模量，倘若用其替代传统铝合金生产飞行器的钣金件，可明显降低结构质量，提高飞行性能，节约成本。因此得到了广泛的关注，被认为是航空航天最理想的结构材料，具有广阔的应用空间。2198铝锂合金是一种具有代表性的新型第3代铝锂合金，其强度高，塑性好，且裂纹扩展速率低，具有开发室温塑性成形技术的应用潜力。但是，铝锂合金板材室温的塑性较差，塑性加工过程中易开裂。所以，往往采用热成型、超塑性成形等工艺方法，对成形模具具有较高要求，精度难于控制，易出现畸变等问题，而且成形时间长，所以具有成形效率低、成本高等缺点。欲想扩展铝锂合金在航空航天领域的应用范围，必须开发简单廉价的，可实现大规模工业生产的室温成形技术。另外，热处理制度对2198铝锂合金板材的力学性能影响很大，常采用预变形、自然时效和人工时效相结合的工艺路线，抗拉强度可以达到500mpa。其中，预变形的方式、方向和大小均严重影响后续时效过程，进而影响2198铝锂合金板材的强度。

技术实现要素：
：

本发明的目的是提供一种2198铝锂合金板材的室温成形方法，该方法克服现有成形技术成本高、效率低等不足，通过对2198铝锂合金板材时效处理前进行室温成形，将塑性成形和时效前必要的预变形结合在一起，克服了2198铝锂合金塑性差的困难，并增加了零件的强度，有效降低了加工成本，提高零件几何精度，具有工艺简单、对设备要求低、成本低廉和提高零件精度等优点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种2198铝锂合金板材的室温成形方法，包括以下步骤：

步骤一，固溶处理

(1)将加热炉温升至500～530℃，并保温1～2h至炉温稳定；

(2)将2198铝锂合金板材放入加热炉中保温，保温时间为0.5～2h；保温时间过短易导致固溶效果降低，保温时间过长易导致晶粒过分长大；

步骤二，淬火处理

将固溶后的板材转移至水中，水淬5～15min至淬透，其中，所述的水温≤20℃；

步骤三，室温成形

将淬透的板材取出，将表面吹干，并依次对板材进行校平和成形操作，形成成形零件；其中，所述的成形操作在室温下进行；

步骤四，自然时效

将成形零件在室温条件下静置3～9天，进行自然时效；

步骤五，人工时效

将炉温升至145～175℃后保温1～2h至炉温稳定后，将自然时效后的零件置于加热炉中保温10～21h，进行人工时效；

步骤六，后处理

对人工时效后的零件进行切边与表面处理，得到2198铝锂合金板材零件。

所述的步骤一(2)中，2198铝锂合金板材厚度为0.5～4mm。

所述的步骤二中，转移时间≤12s。

所述的步骤三中，淬透的板材表面吹干方式为：采用压缩空气吹干。

所述的步骤三中，对板材进行吹干、校平和成形操作合计控制在2h内完成，否则因析出时效相而降低板材塑性影响成形过程和后续的时效处理。

所述的步骤三中，成形操作根据成形需求的不同，采用相关模具进行。

所述的步骤六中，得到的2198铝锂合金板材零件，其硬度达到hv155～205，抗拉强度达到470～520mpa。

本发明的有益效果：

(1)本发明巧妙的将铝锂合金板材热处理和成形结合在一起，实现室温成形，该方法和热加工、超塑性成形等方法相比，具有成本低廉、效率高等优势；

(2)本发明将室温成形和预变形结合在一起，即达到定形的目的，又为定性提供基础，是提高效率的有效途径；

(3)本发明中在时效处理前成形，避免了零件因淬火导致的形状畸变，提高了零件的尺寸精度；另外，成形的零件经过后续的时效处理，能获得较高的强度，有利于提高产品的力学性能，具有大规模工业化生产的潜力；

(4)采用本发明的方法生产出来的21198铝锂合金零件和传统铝合金相比，密度降低了2～6％。

附图说明：

图1为本发明实施例1的2198铝锂合金的室温成形方法工艺流程图；

图2为本发明实施例1加工获得的2198铝锂合金板材零件的tem图，其中：t1为时效相；

图3为本发明实施例1加工获得的2198铝锂合金板材零件实物图。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

一种2198铝锂合金板材的室温成形方法，其工艺流程图如图1所示，具体包括以下步骤：

步骤一，固溶处理

(1)选择厚度为2.5mm的2198铝锂合金板材，状态为t8，然后根据零件图纸进行下料，检查表面是否存在较深划痕和毛糙并对板材进行清理；

(2)安装板材成形模具，并对模具进行润滑；

(3)选择常规热处理炉，将炉温升至510℃并保温1h，待炉温稳定后；将清理好的2198铝锂合金板材放入加热炉中保温，保温时间为2h，严格控制固溶时间防止影响固溶程度或者晶粒过分长大；

步骤二，淬火处理

将固溶后的板材从炉中迅速取出并转移至水中，固溶后的板材从炉中取出至完全浸入水中的转移时间为10s，水温为20℃，水淬8min至淬透；

步骤三，室温成形

将淬透的板材取出，用无油无水的空气压缩机将将表面保留的残留水吹干，并对板材进行校平，之后根据成形需求的不同，放入相关成形模具，在室温下进行成形操作，形成成形零件；在操作过程中，对板材进行吹干、校平和成形操作合计控制在2h内完成，否则因析出时效相而降低板材塑性影响成形过程和后续的时效处理；

步骤四，自然时效

取出成形零件，在室温条件下静置6天，进行自然时效；

步骤五，人工时效

将炉温升至160℃后保温1h至炉温稳定后，将自然时效后的零件置于加热炉中保温14h，进行人工时效；

步骤六，后处理

对人工时效后的零件进行切边与表面处理，得到2198铝锂合金板材零件形状，2198铝锂合金板材零件的tem图如图2所示，实物图如图3所示；由图2可知，在透射电镜下，2198铝锂合金板材零件微观组织中析出了大量时效相t1，因此使2198铝锂合金板材零件的硬度大幅提高。

经测得，加工得到的2198铝锂合金板材零件硬度达到hv205，抗拉强度达到520mpa，与传统铝合金相比，密度降低了6％。

实施例2

一种2198铝锂合金板材的室温成形方法，包括以下步骤：

步骤一，固溶处理

(1)选择厚度为4mm的2198铝锂合金板材，状态为t8，然后根据零件图纸进行下料，检查表面是否存在较深划痕和毛糙并对板材进行清理；

(2)安装板材成形模具，并对模具进行润滑；

(3)选择常规热处理炉，将炉温升至500℃并保温2h，待炉温稳定后；将清理好的2198铝锂合金板材放入加热炉中保温，保温时间为1h，严格控制固溶时间防止影响固溶程度或者晶粒过分长大；

步骤二，淬火处理

将固溶后的板材从炉中迅速取出并转移至水中，固溶后的板材从炉中取出至完全浸入水中的转移时间为8s，水温为12℃，水淬15min至淬透；

步骤三，室温成形

将淬透的板材取出，用无油无水的空气压缩机将将表面保留的残留水吹干，并对板材进行校平，之后根据成形需求的不同，放入相关成形模具，在室温下进行成形操作，形成成形零件；在操作过程中，对板材进行吹干、校平和成形操作合计控制在2h内完成，否则因析出时效相而降低板材塑性影响成形过程和后续的时效处理；

步骤四，自然时效

取出成形零件，在室温条件下静置9天，进行自然时效；

步骤五，人工时效

将炉温升至145℃后保温2h至炉温稳定后，将自然时效后的零件置于加热炉中保温10h，进行人工时效；

步骤六，后处理

对人工时效后的零件进行切边与表面处理，得到2198铝锂合金板材零件形状。

经测得，加工得到的2198铝锂合金板材零件，硬度达到hv155，抗拉强度达到470mpa，与传统铝合金相比，密度降低了5％。

实施例3

一种2198铝锂合金板材的室温成形方法，包括以下步骤：

步骤一，固溶处理

(1)选择厚度为0.5mm的2198铝锂合金板材，状态为t8，然后根据零件图纸进行下料，检查表面是否存在较深划痕和毛糙并对板材进行清理；

(2)安装板材成形模具，并对模具进行润滑；

(3)选择常规热处理炉，将炉温升至530℃并保温1h，待炉温稳定后；将清理好的2198铝锂合金板材放入加热炉中保温，保温时间为0.5h，严格控制固溶时间防止影响固溶程度或者晶粒过分长大；

步骤二，淬火处理

将固溶后的板材从炉中迅速取出并转移至水中，固溶后的板材从炉中取出至完全浸入水中的转移时间为12s，水温为15℃，水淬5min至淬透；

步骤三，室温成形

将淬透的板材取出，用无油无水的空气压缩机将将表面保留的残留水吹干，并对板材进行校平，之后根据成形需求的不同，放入相关成形模具，在室温下进行成形操作，形成成形零件；在操作过程中，对板材进行吹干、校平和成形操作合计控制在2h内完成，否则因析出时效相而降低板材塑性影响成形过程和后续的时效处理；

步骤四，自然时效

取出成形零件，在室温条件下静置3天，进行自然时效；

步骤五，人工时效

将炉温升至175℃后保温1h至炉温稳定后，将自然时效后的零件置于加热炉中保温21h，进行人工时效；

步骤六，后处理

对人工时效后的零件进行切边与表面处理，得到2198铝锂合金板材零件形状。

经测得，加工得到的2198铝锂合金板材零件，硬度达到hv170，抗拉强度达到480mpa，与传统铝合金相比，密度降低了2％。