Способ изготовления изделий из гетерогенизированных слитков сплава системы алюминий - медь - цирконий

 

Использование: изобретение относится к области обработки металлов давлением и может использоваться на машиностроительном производстве при изготовлении сложнопрофильных штампованных изделий из алюминиевых сплавов. Сущность изобретения1 слиток сплава системы алюминий - медь - цирконий (например AI 2 ат,%; Си 0,16 эт.% 7г)подвергают гетерогенизационному отжигу для образования равномерно распределенных по слитку вторичных выделений AlaZr. Затем слиток осаживают при 290- 300°С со степенью деформации 60-70%, в результате чего путем динамической рекристаллизации формируется структура с размером зерен 5-10 мкм. Осаженную заготовку подвергают многократному простому сдвигу при комнатной температуре с общей логарифмической степенью деформации 5-6, формируя тем самым субмикрозернистую структуру сплава (размер зерна 0,1 -0,5 мкм). Из полученной объемной заготовки (например, в виде диска) штампуют изделие сверхпластической деформацией при 200- 220°С. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4814437/27 (22) 16.01.90 (46) 30.07.92. Бюл. М 28 (71) Институт проблем сверхпластичности металлов АН СССР (72) Р.З.Валиев, О.А.Кайбышев и Н,К.Ценев (56) Технология легких сплавов, 1979, М 10, с. 10 — 16. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ

ИЗ ГЕТЕРОГЕНИЗИРОВАННЫХ СЛИТКОВ

СПЛАВА СИСТЕМЫ АЛЮМИНИЙ вЂ” МЕДЬ вЂ” ЦИРКОНИЙ (57) Использование: изобретение относится к области обработки металлов давлением и может использоваться на машиностроительном производстве при изготовлении сложнопрофильных штампованных изделий из алюминиевых сплавов, Сущность изобреИзобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано на машиностроительных заводах при изготовлении сложнопрофильных изделий.

В

Известен способ изготовления изделия из слитка сплавЪ системы алюминий — медь — цирконий, включающий предварительную пластическую деформацию при 290-300 С путем прокатки до конечной толщины порядка 6 мм и последующую пневмоформовку при 450...5400С. Сплав At 6%, Си 0,5%

Zr готовили литьем при 800-900 С с высокой скоростью охлаждения для получения пересыщенного твердого раствора циркония в алюминии. В результате гетерогенизационного отжига при 370 С происходит выделение дисперсных частиц цирконевой фазы, БЫ 1750830 А1 (я)5 В 21 J 5/00, С 22 F 1/04 тения: слиток сплава системы алюминий— медь — цирконий (например At 2 ат.%; Cu

0,16 ат.% 7г)подвергают гетерогенизационному отжигу для образования равномерно распределенных по слитку вторичных выделений А!з2г. Затем слиток осаживают при 290300 С со степенью деформации 60 — 70 в результате чего путем динамической рекристаллизации формируется структура с размером зерен 5-10 мкм. Осаженную заготовку подвергают многократному простому сдвигу при комнатной температуре с общей логарифмической степенью деформации 1 =

5 — 6, формируя тем самым субмикрозернистую структуру сплава (размер зерна 0,1 — 0,5 мкм). Из полученной обьемной заготовки (например, в виде диска) штампуют изделие сверхпластической деформацией при 200—

220 С. стабилизирующей рекристаллизованную мелкозернистую структуру. Ql

Цель изобретения — повышение стой- С кости формообразующего инструмента, р качества изделий и расширение их номенклатуры за счет формирования субмикрозернистой структуры сплава в объемных заготовках.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему предварительную пластическую деформацию слитка сплава системы алюминий - медь — цирконий, прошедшего гЕтерогенизационный отжиг, сначала путем осадки со степенью деформации 60...70% при 290-300 С, затем путем многократного простого сдвига с общей логарифмической степенью деформа ции! = 5...6 при комнатной температуре, и

1750830 последующее формообразование изделия путем сверхпластической деформации при

200 — 220 С. Используемый-в процессе сплав получают способом, аналогичным прототипу. После гетерогенизационного отжига при

370 С дендриадная структура слитков сохраняется, Однако, если при прокатке при

290 — 300 С формируется волокнистая перекристаллизованная структура, то во время осадки при зтой температуре происходит динамическая рекристаллизация и форми-. руется структура с размером зерен 5-.10 мкм. О структуре исследуемых материалов судят по прямым электронно-микроскопическим результатам, Для определения общей логарифмической степени деформации пользовались формулой = Arcsh Г/2, где à — интенсивность накопления определяемой деформации, высчитываемая по формуле Г = 2Mctg р, где N — число циклов деформирования сдвигом; p — угол между направлением течения материала и плоскостью сдвига.

Пример . Берут алюминиевую заготовку размерами О 80 мм и высотой 90 мм иэ сплава Al — 2 ат „Cu — 0,16 aT% Zr c исходным размером зерен 200 мкм, затем подвергают осадке на 60% при 300 С. После осадки заготовки подвергают токарной обработке и получают диски g 100 мм и высотой 36 мм, Полученные диски деформируют простым сдвигом при комнатной температуре со степенью деформации 80% без изменения сечения заготовки, После обработки на токарном станке получают заготовку . размерами Р 100 мм и высотой 34 мм, Полученную заготовку подвергают рекристаллизационному отжигу при 200 С в течение

30 мин, в результате которого формируется субмикрозернистая структура с размером зерен 0,3 мкм. Из полученной заготовки за один переход изготавливают крыльчатку.

Для этого нагревают штамп вместе с пуансоном путем индукционного нагрева до

220 С. Заготовку, представляющую собой диск 34 мм диаметром 100 мм с равноосным зерном 0,3 мкм, покрывают смазкой и нагревают вместе со смазкой до 220 С в печи.

Затем из нагретого штампа удаляют пуансон, вытаскивают разогретую заготовку из печи и укладывают ее в матрицу, оборудованную обоймой с формообразующими элементами и донной частью матрицы. После этого, в полость матрицы вводят пуансон до соприкосновения с заготовкой и производят деформацию заготовки со скоростью деформации 3 10 с до получения готовой детали. Напряжение течения рассчитывают

5 Р из формулы о= —. Время деформации

S . составило 3 мин, После окончания деформации производят выдержку при максимальной нагрузке в течение 1 мин, Затем

10 готовую деталь подвергают отжигу для получения необходимых прочностных свойств и. снимают образующиеся заусенцы.

Модель крыльчатки имела следующие размеры, мм:

15 Диаметр диска крыльчатки 100

Высота диска крыльчатки 30

Диаметр диска с лопатками 260

Высота пера лопатки 25

Ширина пера лопатки 3

20 Количество лопаток 20 шт, Изготовленная деталь не требует дальнейшей механической обработки. Аналогично осуществляют способ изготовления изделий, в которых меняли условия и режи25 мы проведения процессов.

Структура материала, полученная за счет предварительных деформаций, позволяет снизить температуру формообразования до 200 — 220 С, это обеспечивает

30 повышение стойкости формообразующего инструмента и качества получаемых изделий.

Формула изобретения

35 Способ изготовления изделий из гетерогенизированных слитков сплава системы алюминий — медь — цирконий, включающий предварительную пластическую деформацию заготовки при 290-300 С и последую40 щее формообразование изделия путем сверхпластической деформации, о т л и ч а ю-. шийся тем, что, с целью повышения стойкости формообразующего инструмента, качества изделий и расширения их но45 менклатуры за счет формированИя субмикрозернистой структуры сплава в обьемных заготовках, предварительную деформацию осуществляют осадкой со степенью деформации 60-70%, осаженную заготовку

50 дополнительно подвергают многократному простому сдвигу с общей логарифмической степенью деформации t = 5...6 при комнатной температуре, а сверхпластическую деформацию осуществляют при 200-220 С.