一种复杂异形铝合金铸件的热等静压方法技术

本发明专利技术涉及铝合金热处理技术领域，尤其是涉及一种复杂异形铝合金铸件的热等静压方法。本发明专利技术的复杂异形铝合金铸件的热等静压方法，包括如下步骤：将复杂异形铝合金铸件在340~360℃进行退火处理，然后在＜530℃的温度下进行热等静压处理。该方法可保证大型复杂异形铝合金铸件的厚壁部分的表面和心部的温度均匀，从而有效降低了由于温度不均带来的尺寸变形；通过在热等静压处理前增加退火处理的步骤，有利于减少铸件在后续热等静压处理过程中的变形。形。形。

A hot isostatic pressing method for complex shaped aluminum alloy castings

【技术实现步骤摘要】
一种复杂异形铝合金铸件的热等静压方法


[0001]本专利技术涉及铝合金热处理
，尤其是涉及一种复杂异形铝合金铸件的热等静压方法。

技术介绍

[0002]随着熔模铸造技术的发展，航空航天领域越来越多的大型、复杂、薄壁、整体化的零件采用该技术进行制备，例如，铝合金导轨梁、铝合金仪表骨架、铝合金整体舱门、铝合金复杂壳体等。对于铝合金铸件，特别是大型复杂异形铝合金铸件，例如，我国航空发动机铝合金某梁铸件，整体呈扭曲结构，长度1400mm，最大壁厚48mm，最小壁厚3mm，铸件尺寸要求苛刻；此类铝合金铸件往往带有大截面的薄板状结构，补缩通道非常狭窄，不利于实现顺序，凝固补缩困难；此外铸件尺寸很大，往往有大量安装结构和减重要求，使得铸件壁厚极不均匀，且零件结构存在厚薄断面过渡急剧、凹凸过渡突然等现象，铸件存在较多的局部热节，容易形成疏松和裂纹缺陷；严重制约着铸件制备的合格率和后期的服役可靠性。
[0003]热等静压技术起源于上世纪50年代，是利用高温高压同时作用使物料经受三向等静压制的工艺技术，具有独特的优点，可以实现复杂形状的粉末冶金产品的全致密化成型，及生产一些传统方法难以制备成型的制品，广泛应用于各种金属、陶瓷、金属陶瓷、金属
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纤维复合材料制备，以及固态粘结和钛合金、铝合金和高温合金等铸造产品内部冶金缺陷的消除，使合金的循环疲劳寿命、持久强度、塑性和性能稳定性等方面得到提高。
[0004]公开号为CN106216937A的专利公开了采用热等静压的方法有效消除了铸件的缺陷，提高铸件的致密化和机械性能；公开号为CN111534768A的专利公开了将含Cu铸造Al
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Si
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Mg铝合金铸件浇注完成后进行热等静压处理，可有效提高铸件的致密性和力学性能。上述专利中主要考虑的是热等静压对于铸件缺陷修复、组织调控及力学性能提升等方面，但未考虑热等静压过程对铸件尺寸变形的影响。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的第一目的在于提供一种复杂异形铝合金铸件的热等静压方法，该方法在保证冶金缺陷有效修复的同时，可有效减少复杂异形铝合金铸件在热等静压处理过程中的变形。
[0007]本专利技术的第二目的在于提供一种复杂异形铝合金铸件的铸造方法，包括如上所述的复杂异形铝合金铸件的热等静压方法。
[0008]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：本专利技术提供了一种复杂异形铝合金铸件的热等静压方法，包括如下步骤：将复杂异形铝合金铸件在340~360℃进行退火处理，然后在＜530℃的温度下进行热等静压处理。
[0009]进一步地，所述退火处理包括：在340~360℃保温处理160~200min，空冷；
和/或，所述退火处理包括采用工装对所述复杂异形铝合金铸件进行约束。
[0010]进一步地，所述热等静压处理包括：（a）升温至330~370℃保温处理15~45min；（b）再升温至460~500℃保温处理15~45min；（c）再升温至505~535℃保温处理100~150min；（d）再降温至200℃以下，空冷。
[0011]进一步地，所述热等静压处理包括：（a）升温至340~360℃保温处理25~35min；（b）再升温至470~490℃保温处理25~35min；（c）再升温至515~525℃保温处理115~125min；（d）再降温至200℃以下，空冷。
[0012]进一步地，步骤（a）中，所述升温的速率≤5℃/min；和/或，步骤（b）中，所述升温的速率≤5℃/min。
[0013]进一步地，步骤（c）中，所述升温的速率≤2℃/min；和/或，步骤（d）中，所述降温的速率≤2℃/min。
[0014]进一步地，所述热等静压处理的压力为115~130MPa。
[0015]进一步地，所述复杂异形铝合金铸件的材质包括ZL116合金、ZL101合金、ZL105合金、ZL105A合金、ZL114A合金、ZL201合金、ZL201A合金、ZL205A合金和ZL208合金中的一种或多种。
[0016]进一步地，所述复杂异形铝合金铸件的制备包括：铝合金经真空熔炼、浇注、精整后得到所述复杂异形铝合金铸件。
[0017]本专利技术还提供了一种复杂异形铝合金铸件的铸造方法，包括如上所述的复杂异形铝合金铸件的热等静压方法。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的复杂异形铝合金铸件的热等静压方法，通过在热等静压处理前增加退火处理的步骤，可有效消除铸件的残余应力，减少铸件在后续热等静压处理过程中的变形；通过采用≤5℃/min的升温速率以及三阶段升温过程的热等静压处理，可有效降低热等静压处理过程中铸件的厚壁部分的表面和芯部的温度差异，从而降低应力差，减少变形。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术实施例1中的铸件1#的射线底片图。
[0021]图2为本专利技术实施例1中的铸件3#的射线底片图。
具体实施方式
[0022]下面将结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，但
是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0023]下面对本专利技术实施例的一种复杂异形铝合金铸件的热等静压方法进行具体说明。
[0024]在本专利技术的一些实施方式中提供了一种复杂异形铝合金铸件的热等静压方法，包括如下步骤：将复杂异形铝合金铸件在340~360℃进行退火处理，然后在＜530℃的温度下进行热等静压处理。
[0025]铝合金铸件在铸造的过程中难免会产生气孔、缩孔、缩松、夹杂、裂纹和表面缺陷等铸造缺陷，这些铸造缺陷可造成材料强度和疲劳性能的下降，在应力作用下容易在局部产生应力集中，将成为材料断裂的裂纹源，降低材料的力学性能，严重制约着铝合金铸件的服役和应用。
[0026]热等静压技术是利用高温高压同时作用使物料经受三向等静压制的工艺技术，铸件在热等静压加热升温过程中表面升温快，心部升温慢，表面和心部存在温差即存在热应力。特别是对于大型复杂异形铝合金铸件，此类铸件尺寸较大、铸件壁厚不均匀且相差较大，铸件的壁厚越大，温差就越大，所产生的热应力也就越大，极易产生变形问题。而且受限于热等静压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复杂异形铝合金铸件的热等静压方法，其特征在于，包括如下步骤：将复杂异形铝合金铸件在340~360℃进行退火处理，然后在＜530℃的温度下进行热等静压处理。2.根据权利要求1所述的复杂异形铝合金铸件的热等静压方法，其特征在于，所述退火处理包括：在340~360℃保温处理160~200min，空冷；和/或，所述退火处理包括采用工装对所述复杂异形铝合金铸件进行约束。3.根据权利要求1所述的复杂异形铝合金铸件的热等静压方法，其特征在于，所述热等静压处理包括：（a）升温至330~370℃保温处理15~45min；（b）再升温至460~500℃保温处理15~45min；（c）再升温至505~535℃保温处理100~150min；（d）再降温至200℃以下，空冷。4.根据权利要求1所述的复杂异形铝合金铸件的热等静压方法，其特征在于，所述热等静压处理包括：（a）升温至340~360℃保温处理25~35min；（b）再升温至470~490℃保温处理25~35min；（c）再升温至515~525℃保温处理115~125min；（d）再降温至200℃以下，空冷。5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑宗文，邵冲，孟晓东，朱小平，王凯，高仕山，崔婧钰，朱崇伟，崔岳峰，
申请(专利权)人：河北钢研德凯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：