一种钽合金药型罩温冷复合阶梯成形方法技术

本发明专利技术提供了钽合金药型罩温冷复合阶梯成形方法，步骤包括：在钽合金挤压棒材上下料；将所得坯料放入预成形模具型腔，在应变速率为0.1s

【技术实现步骤摘要】
一种钽合金药型罩温冷复合阶梯成形方法


[0001]本专利技术涉及高密度合金构件制造
，具体涉及一种钽合金药型罩温冷复合阶梯成形方法。

技术介绍

[0002]钽及钽合金因具有高密度、高熔点、耐蚀和良好的动态延展性等优点，成为紫铜药型罩的理想替代材料。目前，钽合金药型罩被作为一种高密度合金构件，被广泛应用于武器装备领域的聚能战斗部和石油开采领域的石油射孔弹等。
[0003]现有钽合金药型罩的制造方法主要有以下两种。一是采用传统的车削成形，直接将棒材车削加工成最终的药型罩成品，但其缺点包括：生产成本太高，钽合金原材料价格昂贵(市场价4000元/kg以上)，直接将钽合金棒材车削加工成特定形状结构的药型罩，材料浪费严重；表面质量差，钽合金材料质软，加工过程中粘刀、刀具易磨损，导致药型罩表面形成啃挤等缺陷；加工效率低，该方案通常仅用于药型罩制造方法的最终精加工成形工序。二是采用粉末冶金方法，将一定尺寸范围的合金粉末粒子混合均匀，在高温高压下对合金粉末粒子进行热等静压制备药型罩，其虽然可以减少原材料的消耗，但本质上属于多孔材料，粉末罩内部密实度低，结合强度差，相同装药条件下粉末罩的破甲能力低于密实罩，且各合金成分的密度、粒度差别较大，在制造时容易发生偏聚，导致药型罩质量降低。
[0004]更关键地是，钽合金药型罩属于带有弧面的精密构件，现有常规方法制备的钽合金药型罩普遍存在织构强度较高的问题，织构强度通常高于30，要想开发一种加工成本低且能够显著降低织构强度的钽合金药型罩成形工艺更是本领域的一大技术难点。r/>
技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提供一种加工成本低且能够显著降低织构强度的钽合金药型罩温冷复合阶梯成形方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下所述技术方案。
[0007]一种钽合金药型罩温冷复合阶梯成形方法，其特征在于，步骤包括：步骤1，在钽合金挤压棒材上下料，得棒材坯料；步骤2，将所得坯料放入预成形模具型腔，在应变速率为0.1s
‑1～1s
‑1、正反挤压工序的共同作用下实施1～3道次的阶梯成形，每道次的变形量控制为30～45％，得预成形件；步骤3，将所得预成形件和终成形模具分别进行加热，所得预成形件加热温度为400～450℃、保温时间28
‑
35min，终成形模具加热温度为400～450℃；步骤4，将加热后的预成形件放入加热后的终成形模具型腔，在应变速率为0.1s
‑1～1s
‑1、正反挤压工序的共同作用下实施2～4道次的阶梯温成形，每道次的变形量控制为10～30％，得中成形件(经本步骤处理后的合金件称之为中成形件)；步骤5，对所得中成形件实施真空退火处理；步骤6，将退火后的中成形件放入终成形模具型腔实施冷精整形，得成形件。
[0008]进一步地，为释放合金件形变晶粒内部的储存能，消除合金件的加工硬化组织，步骤5中真空退火处理包括：先将所得中成形件在870～880℃氛围下预退火30～45min，然后在1165～1190℃氛围下保温65
‑
70min；退火过程中，工作真空度不低于5
×
10
‑3Pa，升温速率为5～10℃/min，开炉温度控制在100℃以下。
[0009]进一步地，步骤6具体包括：将退火后的中成形件放入终成形模具型腔，在应变速率为0.1s
‑1～0.5s
‑1、正反挤压工序的共同作用下实施2～3道次的阶梯成形，每道次的变形量控制为0.5～8％。
[0010]为优化成形件的表观质量，所述阶梯成形过程中，合金件表面始终分布有润滑剂。
[0011]作为优选，所述钽合金为钽钨合金，牌号为TaW2.5。
[0012]作为优选，步骤2中，所得预成形件的圆周壁厚差≤0.3mm，表面无明显的凹坑、划痕或者夹杂，粗糙度≤Ra0.8μm；步骤2中，所得中成形件圆周壁厚差≤0.1mm，表面无明显的凹坑、划痕或者夹杂，粗糙度≤Ra0.4μm。
[0013]作为优选，步骤3中，采用电阻炉对预成形件进行加热，采用电阻丝线圈对终成形模具进行加热。
[0014]作为优选，坯料表面分布的润滑剂采用拉丝油、蓖麻油、动物油、机油或油基石墨。
[0015]在本专利技术的一个具体优选应用方案中，所述钽合金药型罩为弧锥结合型的钽合金零件，其口径为φ104mm、内曲率半径为150mm、外曲率半径为132mm、锥角为21
°
；步骤2中，第一、第二道次的变形量依次控制为35％、30％；步骤4中，第一、第二、第三道次的变形量依次控制为27％、22％、15％；步骤6中，第一、第二、第三道次的变形量依次控制为8％、3％、1％。
[0016]在本专利技术的另一个具体优选应用方案中，所述钽合金药型罩为球缺型的钽合金构件，其口径为φ131mm、内曲率半径为138mm、外曲率半径为140mm、锥角为19
°
；步骤2中，第一、第二、第三道次的变形量依次控制为38％、36％、32％；步骤4中，第一、第二、第三、第四道次的变形量依次控制为30％、24％、18％、15％；步骤6中，第一、第二、第三道次的变形量依次控制为7％、3％、0.5％。
[0017]有益效果：采用本专利技术方案制备的钽合金药型罩具有很低的织构强度，其织构强度仅为2.65
‑
2.81，且制备钽合金药型罩的成本低、效率高，相比于传统冷成形方式，其生产效率可提高30％以上，成形结束后仅需加工中心波导孔、口径和端面，加工余量较少，相比于传统冲压成形工艺，材料利用率可以提高50％以上；采用本专利技术方案制备的钽合金药型罩，具有均匀细小的多目标软态组织，成形件平均晶粒尺寸≤30μm，成形件的周向与心部的平均晶粒尺寸差≤8μm；采用本专利技术方案制备的钽合金药型罩表观质量好，表面粗糙度≤Ra0.2μm，表面无明显的凹坑、划痕和夹杂。
[0018]采用本专利技术方案，能够促使晶体中位错增值并缠结组成胞状结构的胞壁发生平直化，能够借助界面能的差异，促使坯件组织内部无畸变的新晶粒不断向畸变区域推进，将原始变形组织逐渐转变为无畸变的新晶粒。
附图说明
[0019]图1是实施例1中钽合金药型罩的制造工序示意图；图2是实施例1中钽合金药型罩成形道次间变形量分布图；图3是实施例1中的钽合金药型罩心部和周向试样金相组织图：(a)、周向1；(b)、周
向2；(c)周向3；(d)、心部；图4是实施例2中钽合金药型罩成形道次间变形量分布图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但以下实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术的原理及其核心思想，并非对本专利技术保护范围的限定。应当指出，对于本
普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，针对本专利技术进行的改进也落入本专利技术权利要求的保护范围内。实施例1
[0021]一种钽合金药型罩温冷复合阶梯成形方法，如图1所示，本实施例针对一种弧锥结合型的钽合金药型罩成形方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钽合金药型罩温冷复合阶梯成形方法，其特征在于，步骤包括：步骤1，在钽合金挤压棒材上下料，得棒材坯料；步骤2，将所得坯料放入预成形模具型腔，在应变速率为0.1s
‑1～1s
‑1、正反挤压工序的共同作用下实施1～3道次的阶梯成形，每道次的变形量控制为30～45％，得预成形件；步骤3，将所得预成形件和终成形模具分别进行加热，所得预成形件加热温度为400～450℃、保温时间28
‑
35min，终成形模具加热温度为400～450℃；步骤4，将加热后的预成形件放入加热后的终成形模具型腔，在应变速率为0.1s
‑1～1s
‑1、正反挤压工序的共同作用下实施2～4道次的阶梯温成形，每道次的变形量控制为10～30％，得中成形件；步骤5，对所得中成形件实施真空退火处理；步骤6，将退火后的成形件放入终成形模具型腔实施冷精整形。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5中真空退火处理包括：先将所得中成形件在870～880℃氛围下预退火30～45min，然后在1165～1190℃氛围下保温65
‑
70min；退火过程中，工作真空度不低于5
×
10
‑3Pa，升温速率为5～10℃/min，开炉温度控制在100℃以下。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤6具体包括：将退火后的成形件放入终成形模具型腔，在应变速率为0.1s
‑1～0.5s
‑1、正反挤压工序的共同作用下实施2～3道次的阶梯成形，每道次的变形量控制为0.5～8％。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述阶梯成...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹红，舒大禹，陈强，夏祥生，屈俊岑，吴洋，肖寒，万元元，黄志伟，柴舒心，王艳彬，
申请(专利权)人：中国兵器工业第五九研究所，
类型：发明
国别省市：