技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于金屬板材加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種2198鋁鋰合金板材的室溫成形方法。

背景技術(shù)：
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鋁鋰合金具有高比強(qiáng)度和高比模量，倘若用其替代傳統(tǒng)鋁合金生產(chǎn)飛行器的鈑金件，可明顯降低結(jié)構(gòu)質(zhì)量，提高飛行性能，節(jié)約成本。因此得到了廣泛的關(guān)注，被認(rèn)為是航空航天最理想的結(jié)構(gòu)材料，具有廣闊的應(yīng)用空間。2198鋁鋰合金是一種具有代表性的新型第3代鋁鋰合金，其強(qiáng)度高，塑性好，且裂紋擴(kuò)展速率低，具有開發(fā)室溫塑性成形技術(shù)的應(yīng)用潛力。但是，鋁鋰合金板材室溫的塑性較差，塑性加工過程中易開裂。所以，往往采用熱成型、超塑性成形等工藝方法，對成形模具具有較高要求，精度難于控制，易出現(xiàn)畸變等問題，而且成形時間長，所以具有成形效率低、成本高等缺點(diǎn)。欲想擴(kuò)展鋁鋰合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，必須開發(fā)簡單廉價的，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的室溫成形技術(shù)。另外，熱處理制度對2198鋁鋰合金板材的力學(xué)性能影響很大，常采用預(yù)變形、自然時效和人工時效相結(jié)合的工藝路線，抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到500mpa。其中，預(yù)變形的方式、方向和大小均嚴(yán)重影響后續(xù)時效過程，進(jìn)而影響2198鋁鋰合金板材的強(qiáng)度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是提供一種2198鋁鋰合金板材的室溫成形方法，該方法克服現(xiàn)有成形技術(shù)成本高、效率低等不足，通過對2198鋁鋰合金板材時效處理前進(jìn)行室溫成形，將塑性成形和時效前必要的預(yù)變形結(jié)合在一起，克服了2198鋁鋰合金塑性差的困難，并增加了零件的強(qiáng)度，有效降低了加工成本，提高零件幾何精度，具有工藝簡單、對設(shè)備要求低、成本低廉和提高零件精度等優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種2198鋁鋰合金板材的室溫成形方法，包括以下步驟：

步驟一，固溶處理

(1)將加熱爐溫升至500～530℃，并保溫1～2h至爐溫穩(wěn)定；

(2)將2198鋁鋰合金板材放入加熱爐中保溫，保溫時間為0.5～2h；保溫時間過短易導(dǎo)致固溶效果降低，保溫時間過長易導(dǎo)致晶粒過分長大；

步驟二，淬火處理

將固溶后的板材轉(zhuǎn)移至水中，水淬5～15min至淬透，其中，所述的水溫≤20℃；

步驟三，室溫成形

將淬透的板材取出，將表面吹干，并依次對板材進(jìn)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溫下進(jìn)行；

步驟四，自然時效

將成形零件在室溫條件下靜置3～9天，進(jìn)行自然時效；

步驟五，人工時效

將爐溫升至145～175℃后保溫1～2h至爐溫穩(wěn)定后，將自然時效后的零件置于加熱爐中保溫10～21h，進(jìn)行人工時效；

步驟六，后處理

對人工時效后的零件進(jìn)行切邊與表面處理，得到2198鋁鋰合金板材零件。

所述的步驟一(2)中，2198鋁鋰合金板材厚度為0.5～4mm。

所述的步驟二中，轉(zhuǎn)移時間≤12s。

所述的步驟三中，淬透的板材表面吹干方式為：采用壓縮空氣吹干。

所述的步驟三中，對板材進(jìn)行吹干、校平和成形操作合計(jì)控制在2h內(nèi)完成，否則因析出時效相而降低板材塑性影響成形過程和后續(xù)的時效處理。

所述的步驟三中，成形操作根據(jù)成形需求的不同，采用相關(guān)模具進(jìn)行。

所述的步驟六中，得到的2198鋁鋰合金板材零件，其硬度達(dá)到hv155～205，抗拉強(qiáng)度達(dá)到470～520mpa。

本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明巧妙的將鋁鋰合金板材熱處理和成形結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)室溫成形，該方法和熱加工、超塑性成形等方法相比，具有成本低廉、效率高等優(yōu)勢；

(2)本發(fā)明將室溫成形和預(yù)變形結(jié)合在一起，即達(dá)到定形的目的，又為定性提供基礎(chǔ)，是提高效率的有效途徑；

(3)本發(fā)明中在時效處理前成形，避免了零件因淬火導(dǎo)致的形狀畸變，提高了零件的尺寸精度；另外，成形的零件經(jīng)過后續(xù)的時效處理，能獲得較高的強(qiáng)度，有利于提高產(chǎn)品的力學(xué)性能，具有大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的潛力；

(4)采用本發(fā)明的方法生產(chǎn)出來的21198鋁鋰合金零件和傳統(tǒng)鋁合金相比，密度降低了2～6％。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的2198鋁鋰合金的室溫成形方法工藝流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1加工獲得的2198鋁鋰合金板材零件的tem圖，其中：t1為時效相；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1加工獲得的2198鋁鋰合金板材零件實(shí)物圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

一種2198鋁鋰合金板材的室溫成形方法，其工藝流程圖如圖1所示，具體包括以下步驟：

步驟一，固溶處理

(1)選擇厚度為2.5mm的2198鋁鋰合金板材，狀態(tài)為t8，然后根據(jù)零件圖紙進(jìn)行下料，檢查表面是否存在較深劃痕和毛糙并對板材進(jìn)行清理；

(2)安裝板材成形模具，并對模具進(jìn)行潤滑；

(3)選擇常規(guī)熱處理爐，將爐溫升至510℃并保溫1h，待爐溫穩(wěn)定后；將清理好的2198鋁鋰合金板材放入加熱爐中保溫，保溫時間為2h，嚴(yán)格控制固溶時間防止影響固溶程度或者晶粒過分長大；

步驟二，淬火處理

將固溶后的板材從爐中迅速取出并轉(zhuǎn)移至水中，固溶后的板材從爐中取出至完全浸入水中的轉(zhuǎn)移時間為10s，水溫為20℃，水淬8min至淬透；

步驟三，室溫成形

將淬透的板材取出，用無油無水的空氣壓縮機(jī)將將表面保留的殘留水吹干，并對板材進(jìn)行校平，之后根據(jù)成形需求的不同，放入相關(guān)成形模具，在室溫下進(jìn)行成形操作，形成成形零件；在操作過程中，對板材進(jìn)行吹干、校平和成形操作合計(jì)控制在2h內(nèi)完成，否則因析出時效相而降低板材塑性影響成形過程和后續(xù)的時效處理；

步驟四，自然時效

取出成形零件，在室溫條件下靜置6天，進(jìn)行自然時效；

步驟五，人工時效

將爐溫升至160℃后保溫1h至爐溫穩(wěn)定后，將自然時效后的零件置于加熱爐中保溫14h，進(jìn)行人工時效；

步驟六，后處理

對人工時效后的零件進(jìn)行切邊與表面處理，得到2198鋁鋰合金板材零件形狀，2198鋁鋰合金板材零件的tem圖如圖2所示，實(shí)物圖如圖3所示；由圖2可知，在透射電鏡下，2198鋁鋰合金板材零件微觀組織中析出了大量時效相t1，因此使2198鋁鋰合金板材零件的硬度大幅提高。

經(jīng)測得，加工得到的2198鋁鋰合金板材零件硬度達(dá)到hv205，抗拉強(qiáng)度達(dá)到520mpa，與傳統(tǒng)鋁合金相比，密度降低了6％。

實(shí)施例2

一種2198鋁鋰合金板材的室溫成形方法，包括以下步驟：

步驟一，固溶處理

(1)選擇厚度為4mm的2198鋁鋰合金板材，狀態(tài)為t8，然后根據(jù)零件圖紙進(jìn)行下料，檢查表面是否存在較深劃痕和毛糙并對板材進(jìn)行清理；

(2)安裝板材成形模具，并對模具進(jìn)行潤滑；

(3)選擇常規(guī)熱處理爐，將爐溫升至500℃并保溫2h，待爐溫穩(wěn)定后；將清理好的2198鋁鋰合金板材放入加熱爐中保溫，保溫時間為1h，嚴(yán)格控制固溶時間防止影響固溶程度或者晶粒過分長大；

步驟二，淬火處理

將固溶后的板材從爐中迅速取出并轉(zhuǎn)移至水中，固溶后的板材從爐中取出至完全浸入水中的轉(zhuǎn)移時間為8s，水溫為12℃，水淬15min至淬透；

步驟三，室溫成形

將淬透的板材取出，用無油無水的空氣壓縮機(jī)將將表面保留的殘留水吹干，并對板材進(jìn)行校平，之后根據(jù)成形需求的不同，放入相關(guān)成形模具，在室溫下進(jìn)行成形操作，形成成形零件；在操作過程中，對板材進(jìn)行吹干、校平和成形操作合計(jì)控制在2h內(nèi)完成，否則因析出時效相而降低板材塑性影響成形過程和后續(xù)的時效處理；

步驟四，自然時效

取出成形零件，在室溫條件下靜置9天，進(jìn)行自然時效；

步驟五，人工時效

將爐溫升至145℃后保溫2h至爐溫穩(wěn)定后，將自然時效后的零件置于加熱爐中保溫10h，進(jìn)行人工時效；

步驟六，后處理

對人工時效后的零件進(jìn)行切邊與表面處理，得到2198鋁鋰合金板材零件形狀。

經(jīng)測得，加工得到的2198鋁鋰合金板材零件，硬度達(dá)到hv155，抗拉強(qiáng)度達(dá)到470mpa，與傳統(tǒng)鋁合金相比，密度降低了5％。

實(shí)施例3

一種2198鋁鋰合金板材的室溫成形方法，包括以下步驟：

步驟一，固溶處理

(1)選擇厚度為0.5mm的2198鋁鋰合金板材，狀態(tài)為t8，然后根據(jù)零件圖紙進(jìn)行下料，檢查表面是否存在較深劃痕和毛糙并對板材進(jìn)行清理；

(2)安裝板材成形模具，并對模具進(jìn)行潤滑；

(3)選擇常規(guī)熱處理爐，將爐溫升至530℃并保溫1h，待爐溫穩(wěn)定后；將清理好的2198鋁鋰合金板材放入加熱爐中保溫，保溫時間為0.5h，嚴(yán)格控制固溶時間防止影響固溶程度或者晶粒過分長大；

步驟二，淬火處理

將固溶后的板材從爐中迅速取出并轉(zhuǎn)移至水中，固溶后的板材從爐中取出至完全浸入水中的轉(zhuǎn)移時間為12s，水溫為15℃，水淬5min至淬透；

步驟三，室溫成形

將淬透的板材取出，用無油無水的空氣壓縮機(jī)將將表面保留的殘留水吹干，并對板材進(jìn)行校平，之后根據(jù)成形需求的不同，放入相關(guān)成形模具，在室溫下進(jìn)行成形操作，形成成形零件；在操作過程中，對板材進(jìn)行吹干、校平和成形操作合計(jì)控制在2h內(nèi)完成，否則因析出時效相而降低板材塑性影響成形過程和后續(xù)的時效處理；

步驟四，自然時效

取出成形零件，在室溫條件下靜置3天，進(jìn)行自然時效；

步驟五，人工時效

將爐溫升至175℃后保溫1h至爐溫穩(wěn)定后，將自然時效后的零件置于加熱爐中保溫21h，進(jìn)行人工時效；

步驟六，后處理

對人工時效后的零件進(jìn)行切邊與表面處理，得到2198鋁鋰合金板材零件形狀。

經(jīng)測得，加工得到的2198鋁鋰合金板材零件，硬度達(dá)到hv170，抗拉強(qiáng)度達(dá)到480mpa，與傳統(tǒng)鋁合金相比，密度降低了2％。