7050/2A14铝合金双金属热压缩复合方法
7050/2a14铝合金双金属热压缩复合方法
技术领域
1.本发明属于双金属复合领域，尤其涉及一种7050铝合金与2a14铝合金双金属热压缩复合方法。
背景技术：
2.目前，在制造航空航天领域结构件的金属原料中，al-zn-mg-cu合金系7050铝合金及al-cu-mg-si合金系2a14铝合金是常用材料，但是两者的材料特性也具有鲜明的优劣性。
3.al-zn-mg-cu合金系7050铝合金，具有高强度、高韧性、塑性加工性能好及可热处理强化等优点，7050铝合金在进行不同程度的热压缩变形过程中，随变形程度的增加，其再结晶程度不断加强，力学性能显著提高，在航空航天领域得到了非常广泛的应用，已经成为了各国航空航天工业中占有重要地位的结构材料，但是，随着温度的升高，7050铝合金强度会降低，并且焊接性较差。
4.al-cu-mg-si合金系2a14铝合金，是高层错能合金，在热塑性变形过程中动态回复强烈，位错强度高、锻造性好、耐热性能好，可用于制作各类形状复杂挤压零件，也广泛应用于航空航天、轨道交通及模具制造等领域，但是，用2a14铝合金制造的产品经常晶粒粗大、不均匀，并且力学性能偏低。
5.因此，将7050、2a14两种铝合金系金属进行双金属复合，实现两种铝合金的优势互补用于制造更多的航空航天领域结构件，成为研究的方向。
技术实现要素：
6.为了解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种7050/2a14铝合金双金属热压缩复合方法，利用层厚比分别制作7050铝合金套筒及2a14铝合金芯棒，并且通过控制粗糙度实现套筒和芯棒的过盈配合，按标定热处理、热压缩过程及淬火处理，完成7050/2a14铝合金双金属热压缩复合。
7.为了实现上述目的，本发明的一个实施方式的一种7050/2a14铝合金双金属热压缩复合方法，其包括以下步骤：
8.s1、制备7050铝合金套筒及2a14铝合金芯棒；
9.按标定层厚比分别制作7050铝合金套筒及2a14铝合金芯棒，所述标定层厚比为de：d：
10.其中，de为7050铝合金套筒外径，d为7050铝合金套筒内径且需留0.1mm的加工余量，为2a14铝合金芯棒直径且需留0.1mm的加工余量；
11.s2、对7050铝合金套筒内壁及2a14铝合金芯棒外壁进行去表面氧化层处理；
12.使用目数从低到高的砂纸依次对7050铝合金套筒内壁及2a14铝合金芯棒外壁进行打磨，去掉其表面氧化层；
13.s3、将打磨后的7050铝合金套筒及2a14铝合金芯棒进行标定时间的酒精超声波清洗；
14.s4、通过控制粗糙度实现7050铝合金套筒及2a14铝合金芯棒的过盈配合，得到7050/2a14双金属配合件；
15.s5、按标定热处理过程进行7050/2a14双金属配合件的热处理；
16.s6、对热处理后的7050/2a14双金属配合件进行真空热压缩，具体步骤为：
17.s61、将热处理后的7050/2a14双金属配合件置入真空压缩舱，控制真空压缩舱降至标定真空度；
18.s62、充入惰性气体作为保护气；
19.s63、将7050/2a14双金属配合件加热至450℃，并保温10min；
20.s64、对7050/2a14双金属配合件进行热压缩，控制应变速率为0.01s-1
，真应变为0.941；
21.s7、对热压缩后的7050/2a14双金属配合件进行淬火处理，完成7050/2a14铝合金双金属热压缩复合。
22.进一步地，所述步骤s2中目数从低到高的砂纸分别为800目砂纸、1500目砂纸及2000目砂纸。
23.进一步地，所述步骤s3中标定时间为10分钟。
24.进一步地，所述步骤s4中实现7050铝合金套筒与2a14铝合金芯棒过盈配合的方式是机械压入。
25.进一步地，所述步骤s5中标定热处理过程为炉温470℃、加热2小时。
26.进一步地，所述步骤s6中利用gleeble-3800热模拟机对7050/2a14双金属配合件进行热压缩。
27.进一步地，所述步骤s61中的标定真空度为0.3torr。
28.进一步地，所述步骤s62中的惰性气体为氩气。
29.本发明的有益效果为：
30.1、本发明经过大量的实验，根据热压缩过程中7050铝合金及2a14铝合金不同的变形抗力，创新性的提出了7050铝合金及2a14铝合金进行复合的标定层厚比为de：d：且最佳复合方式为7050铝合金的套筒与2a14铝合金的芯棒，从而使复合压缩过程中两种合金结合更加紧密，复合效果更加良好。
31.2、本发明通过预留0.1mm的加工余量用砂纸控制粗糙度实现7050铝合金套筒及2a14铝合金芯棒过盈配合，粗糙度对于过盈配合的实现更有利于两种合金在压缩过程中的结合更加紧密，更有利于提升复合质量。
32.3、本发明采用的470℃/2h的标定热处理过程经实验能够有效促进两种合金中的元素加速扩散，有利于提升两合金界面结合性能。
33.4、本发明经过大量的模拟实验，提出了热压缩过程中的各种控制参数为：真空度降至0.3torr、充入氩气作为保护气，加热温度450℃，保温10min，压缩速率0.01s-1
，真应变0.941，从而保证在压缩复合过程中的真空度，防止压缩过程中铝合金表面氧化，有利于提升复合界面质量，并且控制在该变形条件下，两种铝合金在热压缩过程中变形最协调，最有利于提升压缩后7050铝合金及2a14铝合金复合质量。
附图说明
34.图1是本发明一种7050/2a14铝合金双金属热压缩复合方法的一个实施例的7050铝合金套筒和2a14铝合金芯棒示意图；
35.图2是本发明一个实施例的7050铝合金套筒和2a14铝合金芯棒热压缩阶段的复合流程图；
36.图3是本发明一个实施例的沿中线切开后的7050/2a14铝合金双金属复合件示意图；
37.图4是本发明一个实施例的7050/2a14铝合金双金属复合界面金相图。
具体实施方式
38.为使本发明的目的、技术方案和优点更为清楚，下面结合附图和实施例作进一步说明。
39.需要说明的是，在本技术中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
40.作为一个实施例，本发明提供一种7050铝合金和2a14铝合金进行双金属热压缩复合方法，其中7050铝合金用作进行双金属复合的第一合金，2a14铝合金用作进行双金属复合的第二合金。本发明的双金属热压缩复合方法包括以下步骤：
41.s1、制作7050铝合金套筒及2a14铝合金芯棒。
42.按标定层厚比分别制作7050铝合金套筒及2a14铝合金芯棒，标定层厚比为de：d：
43.其中，de为7050铝合金套筒外径，d为7050铝合金套筒内径且需留0.1mm的加工余量，为2a14铝合金芯棒直径且需留0.1mm的加工余量。
44.如图1所示，将7050铝合金加工成内径6.1mm、外径10mm、长度15mm的圆柱形套筒，将2a14铝合金加工成直径6.1mm、长度15mm的圆柱形芯棒。需要注意的是，7050铝合金套筒的内径和2a14铝合金芯棒的外径在切割制样的时候需要留0.1mm的加工余量以备后期通过砂纸800#1500#2000#的打磨控制粗糙度。由于在热压缩过程中7050铝合金的变形抗力要大于2a14铝合金，所以相同温度和变形速率下，7050铝合金的变形程度要小于2a14铝合金，所以将复合件设计成7050铝合金套筒/2a14铝合金芯棒的形式，可以让复合压缩过程中两种合金结合更加紧密，复合效果更加良好，而标定层厚比为de：d：合金结合更加紧密，复合效果更加良好，而标定层厚比为de：d：是通过大量实验得到的7050铝合金套筒与2a14铝合金芯棒热压缩复合的最佳层厚比。
45.s2、对7050铝合金内壁及2a14铝合金芯棒外壁进行去表面氧化层处理。
46.使用目数从低到高的砂纸依次对7050铝合金套筒内壁及2a14铝合金芯棒外壁进行打磨，去掉其表面氧化层。
47.分别用目数从低到高的800#、1500#、2000#的砂纸对7050铝合金套筒件内壁及2a14铝合金芯棒外壁进行打磨，通过砂纸打磨，去掉表面的氧化层，使试样表面露出新鲜的
组织，通过此过程可以提高复合质量，另外，因为7050铝合金套筒的内径和2a14铝合金芯棒的外径在切割制样的时候各自预留了0.1mm的加工余量，因此通过800#、1500#、2000#砂纸的打磨可以更好的控制粗糙度提高两表面的复合质量。
48.s3、将打磨后的7050铝合金套筒及2a14铝合金芯棒进行10分钟的酒精超声波清洗。
49.s4、通过控制粗糙度实现7050铝合金套筒及2a14铝合金芯棒的过盈配合。
50.通过机械压入的方式实现过盈配合，过盈配合使两种合金在压缩过程中结合更加紧密，有利于提升复合质量。
51.s5、按标定热处理过程进行7050/2a14双金属配合件的热处理。
52.470℃/2h的标定热处理过程促进两种合金中的元素加速扩散，有利于提升界面结合性能。
53.s6、如图2所示，利用gleeble-3800热模拟机对热处理后的7050/2a14双金属配合件进行热压缩，具体步骤为：
54.s61、将热处理后的7050/2a14双金属配合件置入gleeble-3800的真空压缩舱，控制真空压缩舱室内真空度降至0.3torr，通过gleeble-3800的真空压缩舱室，保证在压缩复合过程中的真空度，防止压缩过程中铝合金表面氧化，有利于提升复合界面质量。
55.s62、充入氩气作为保护气。
56.s63、将7050/2a14双金属配合件加热至450℃，并保温10min。
57.s64、对7050/2a14双金属配合件进行热压缩，控制应变速率为0.01s-1
，真应变为0.941。
58.通过大量实验得出，在该变形条件下，两种铝合金在热压缩过程中变形最协调，因此该条件有利于提升复合质量。
59.s7、对热压缩后的7050/2a14双金属配合件进行淬火处理，完成7050/2a14铝合金双金属热压缩复合。
60.如图3所示的是本发明一个实施例的沿中线切开后的7050/2a14铝合金双金属复合件示意图；如图4所示的是本发明一个实施例的7050/2a14铝合金双金属复合界面金相图，从以上两图可见本发明方法可有效实现7050/2a14铝合金双金属的良好复合。
61.以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
技术特征：
1.一种7050/2a14铝合金双金属热压缩复合方法，其特征在于，其包括以下步骤：s1、制备7050铝合金套筒及2a14铝合金芯棒；按标定层厚比分别制作7050铝合金套筒及2a14铝合金芯棒，所述标定层厚比为其中，de为7050铝合金套筒外径，d为7050铝合金套筒内径且保留0.1mm的加工余量，为2a14铝合金芯棒直径且保留0.1mm的加工余量；s2、对7050铝合金套筒内壁及2a14铝合金芯棒外壁进行去表面氧化层处理；使用目数从低到高的砂纸依次对7050铝合金套筒内壁及2a14铝合金芯棒外壁进行打磨，去掉其表面氧化层；s3、将打磨后的7050铝合金套筒及2a14铝合金芯棒进行标定时间的酒精超声波清洗；s4、通过控制粗糙度实现7050铝合金套筒及2a14铝合金芯棒的过盈配合，得到7050/2a14双金属配合件；s5、按标定热处理过程进行7050/2a14双金属配合件的热处理；s6、对热处理后的7050/2a14双金属配合件进行真空热压缩，具体步骤为：s61、将热处理后的7050/2a14双金属配合件置入真空压缩舱，控制真空压缩舱降至标定真空度；s62、充入惰性气体作为保护气；s63、将7050/2a14双金属配合件加热至450℃，并保温10min；s64、对7050/2a14双金属配合件进行热压缩，控制应变速率为0.01s-1
，真应变为0.941；s7、对热压缩后的7050/2a14双金属配合件进行淬火处理，完成7050/2a14铝合金双金属热压缩复合。2.根据权利要求1所述的7050/2a14铝合金双金属热压缩复合方法，其特征在于，所述步骤s2中目数从低到高的砂纸分别为800目砂纸、1500目砂纸及2000目砂纸。3.根据权利要求1所述的7050/2a14铝合金双金属热压缩复合方法，其特征在于，所述步骤s3中标定时间为10分钟。4.根据权利要求1所述的7050/2a14铝合金双金属热压缩复合方法，其特征在于，所述步骤s4中实现7050铝合金套筒与2a14铝合金芯棒过盈配合的方式是机械压入。5.根据权利要求1所述的7050/2a14铝合金双金属热压缩复合方法，其特征在于，所述步骤s5中标定热处理过程为炉温470℃、加热2小时。6.根据权利要求1所述的7050/2a14铝合金双金属热压缩复合方法，其特征在于，所述步骤s6中利用gleeble-3800热模拟机对7050/2a14双金属配合件进行热压缩。7.根据权利要求1所述的7050/2a14铝合金双金属热压缩复合方法，其特征在于，所述步骤s61中的标定真空度为0.3torr。8.根据权利要求1所述的7050/2a14铝合金双金属热压缩复合方法，其特征在于，所述步骤s62中的惰性气体为氩气。
技术总结
本发明公开了一种7050/2A14铝合金双金属热压缩复合方法，其包括以下步骤：S1、按标定层厚比制备7050铝合金套筒及2A14铝合金芯棒；S2、对套筒内壁及芯棒外壁去表面氧化层处理；S3、将套筒及芯棒进行酒精超声波清洗；S4、通过控制粗糙度实现套筒及芯棒的过盈配合，得到7050/2A14双金属配合件；S5、按标定热处理过程进行7050/2A14双金属配合件的热处理；S6、对热处理后的7050/2A14双金属配合件进行真空热压缩；S7、对热压缩后的7050/2A14双金属配合件进行淬火处理，完成7050/2A14铝合金双金属热压缩复合。本发明能够实现7050铝合金与2A14铝合金的两种合金有效复合。金的两种合金有效复合。金的两种合金有效复合。
