CN102744517B - 一种双相不锈钢中空夹层结构件制造方法 - Google Patents
一种双相不锈钢中空夹层结构件制造方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种双相不锈钢中空夹层结构件制造方法，属于材料加工领域。首先通过冷轧方法，制成冷轧变形量不同的双相不锈钢超塑性板材，冷轧变形量的范围为40～90%。将冷轧变形量不同的多层双相不锈钢超塑性板材按通常的超塑成形/扩散连接方法，加工成中空夹层结构件。在相同的扩散连接温度条件下，冷轧变形量不同，各个双相不锈钢超塑性板材的组织变化规律不同，利用两层双相不锈钢超塑性板材界面组织变化的差异，可以提高双相不锈钢板材的表面化学活性化，由此达到提高双相不锈钢板材超塑成形/扩散连接性能的目的。该方法在制造轻量化中空夹层结构件方面具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于材料加工领域，特别涉及金属中空夹层结构的制造与应用。
背景技术
双相不锈钢以其耐蚀性能优异、适当的强度与良好的韧性，在石油化工、造纸工业、化肥工业、能源与环保工业、医疗器械、海水环境、建筑装饰等领域得到广泛的应用。尤其是近年来，随着海洋开发机械、船舶、舰艇等领域对耐氯化物应力腐蚀性能材料的特殊要求，双相不锈钢材料得到了广泛的重视。
双相不锈钢在特定的条件下，具有良好的超塑性性能，并且双相不锈钢的超塑性性能优于钛合金、铝合金等传统的超塑性材料，因此，采用超塑性成形技术，可以成形出高质量、高精度的复杂形状制品。但是，与钛合金相比，双相不锈钢超塑成形/扩散连接（SPF/ DB）性能较差，从而限制了双相不锈钢超塑成形/扩散连接技术的应用。由于采用超塑成形/扩散连接技术，可以制造双相不锈钢夹层件的制造，可以使以往以机械加工为主要制造方法的铆接与螺钉紧固的组合件，被大型中空结构件所代替，为降低成本、减轻机械装备的重量提供了有效的手段，并将对舰船以及沿海城市建设与城市美化装饰设计与制造产生巨大的影响。因此，双相不锈钢超塑成形/扩散连接技术一直是国内外该领域重点关注的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种双相不锈钢中空夹层结构件制造方法，解决双相不锈钢超塑成形/扩散连接性能较差的难题。目前双相不锈钢超塑/成形/扩散连接所需要的连接压力较大，而连接压力大，会引起较大界面产生较大的变形，从而限制了双相不锈钢超塑成形/扩散连接技术的发展与应用。
一种双相不锈钢中空夹层结构件制造方法，具体工艺步骤为：
（1）双相不锈钢超塑性板材的制备
双相不锈钢超塑性板材采用通常的制备方法获得，根据本发明的要求，选取2～4块冷轧变形量不同的双相不锈钢超塑性板材，并将这些板材切取成具有一定长度和宽度。所选取的双相不锈钢超塑性板材板厚为0.2～3mm；双相不锈钢板材冷轧变形量最低为40%，最高冷轧变形量为90%，采用通常的表面处理方法对超塑性双相不锈钢板材的表面进行清洗。
（2）板材的组装
采用通常的方法涂敷隔离剂，并进行焊接组装。可以组装成双层、三层或四层板结构。相邻两块双相不锈钢板材的冷轧变形量差为10～50%。焊接组装及抽真空处理采用通常的方法进行。
（3）装模并放入加热装置中
将组装好的多层双相不锈钢板材，装入模具中，并放入加热装置中。双相不锈钢超塑成形/扩散连接采用通常的模具结构和加热装置。
（4）双相不锈钢超塑成形/扩散连接
对装入多层冷轧变形量不同的双相不锈钢板材的模具进行加热升温，保温5～15min，通入氩气，氩气压力5～10MPa，进行超塑成形/扩散连接。
（5）冷却及出模
采用水冷或空冷的方式将成形后的的双相不锈钢夹层结构产品取出。
本发明的特点是在，由于相邻两层双相不锈钢板材的冷轧变形量不同，超塑成形/扩散连接过程中，两相比例及相结构形成的速度不同，形成了一种组织形成速度的的梯度变化，由此可以增大双相不锈钢超塑性材料表面的化学活性，从而达到提高双相不锈钢板材超塑成形/ 扩散连接性能的目的。
附图说明
图1为一种双相不锈钢中空夹层结构件制造方法的工艺流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种双相不锈钢中空夹层结构件制造方法的，具体实施方式如下。
实施例
1、SAF2205双相不锈钢三层夹层结构的制造
SAF2205双相不锈钢超塑性板材采用通常的制备方法获得，切取3块SAF2205双相不锈钢超塑性板材，长度为800mm，宽度为600mm，板厚为1.5mm。其中两块板的冷轧变形量为80%，另一块板材的冷轧变形量为50%。采用通常的酸洗方法对超塑性双相不锈钢板材的表面进行清洗。采用常用的氧化钇隔离剂进行局部涂敷，将冷轧变形量为50%的板材放置在两块冷轧变形量为80%板材的中间，进行焊接组装成三层板结构。将组装好的三层双相不锈钢超塑性板材，装入模具中，并放入加热装置中。对装入三层双相不锈钢板材的模具进行加热升温至1000℃，保温10min，通入氩气，氩气压力5MPa，进行超塑成形/扩散连接，然后水冷，取出构件。
2、SAF2507双相不锈钢三层夹层结构的制造
SAF2507双相不锈钢超塑性板材采用通常的制备方法获得，切取3块SAF2507双相不锈钢超塑性板材，长度为1000mm，宽度为500mm，板厚为1.5mm。其中两块板的冷轧变形量为85%，另一块板材的冷轧变形量为50%。采用通常的酸洗方法对超塑性双相不锈钢板材的表面进行清洗。采用常用的氧化钇隔离剂进行局部涂敷，将冷轧变形量为50%的板材放置在两块冷轧变形量为85%板材的中间，进行焊接组装成三层板结构。将组装好的三层双相不锈钢超塑性板材，装入模具中，并放入加热装置中。对装入三层双相不锈钢板材的模具进行加热升温至1000℃，保温10min，通入氩气，氩气压力5MPa，进行超塑成形/扩散连接，然后水冷，取出构件。
3、SAF2507双相不锈钢四层夹层结构的制造
SAF2507双相不锈钢超塑性板材采用通常的制备方法获得，切取4块SAF2507双相不锈钢超塑性板材，长度为1000mm，宽度为500mm，板厚为1.5mm。其中两块板的冷轧变形量为85%，另两块板材的冷轧变形量为50%。采用通常的酸洗方法对超塑性双相不锈钢板材的表面进行清洗。采用常用的氧化钇隔离剂进行局部涂敷，将冷轧变形量为50%的板材与两块冷轧变形量为85%板材相间放置，进行焊接组装成四层板结构。将组装好的四层双相不锈钢超塑性板材，装入模具中，并放入加热装置中。对装入四层双相不锈钢板材的模具进行加热升温至1000℃，保温10min，通入氩气，氩气压力5MPa，进行超塑成形/扩散连接，然后水冷，取出构件。
Claims (1)
1.一种双相不锈钢中空夹层结构件制造方法，其特征在于具体工艺步骤为：
（1）双相不锈钢超塑性板材的制备：
双相不锈钢超塑性板材采用通常的制备方法获得，选取2～4块冷轧变形量不同的双相不锈钢超塑性板材，并将这些板材切取成具有一定长度和宽度；所选取的双相不锈钢超塑性板材板厚为0.2～3mm；双相不锈钢板材冷轧变形量最低为40%，最高冷轧变形量为90%，采用通常的表面处理方法对超塑性双相不锈钢板材的表面进行清洗；
（2）板材的组装：
采用通常的方法涂敷隔离剂，并进行焊接组装；组装成双层、三层或四层板结构；相邻两块双相不锈钢板材的冷轧变形量差为10～50%；焊接组装及抽真空处理采用通常的方法进行；
（3）装模并放入加热装置中：
将组装好的多层双相不锈钢板材，装入模具中，并放入加热装置中；
双相不锈钢超塑成形/扩散连接采用通常的模具结构和加热装置；
（4）双相不锈钢超塑成形/扩散连接：
对装入多层冷轧变形量不同的双相不锈钢板材的模具进行加热升温，保温5～15min，通入氩气，氩气压力5～10MPa，进行超塑成形/扩散连接；
（5）冷却及出模：
采用水冷或空冷的方式将成形后的双相不锈钢夹层结构产品取出。
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