本發明屬于鋁合金板制備領域，具體屬于一種鋁合金板的成形方法。
背景技術：
：高強高韌鋁合金整體壁板廣泛應用于航空工業中。隨著航空工業的快速發展，對飛機性能的要求不斷提高，但很多高強高韌鋁合金整體壁板并不能通過固熔淬火后的蠕變時效直接得到成性和成形的產品。這就往往需要先對鋁合金進行成性，在成性之后再對其進行成形。例如2524-T3態鋁合金(2524鋁合金的化學組成見表1，wt％)，其成性過程包括固溶(溫度497℃，時間根據板材尺寸定)、淬火、1-2％預拉伸去除殘余應力，自然時效。如此得到的已成性未成形鋁合金板已經具有很好的綜合性能，是航空裝備(機身、機翼等結構)常用的狀態。表1元素ZnMgCuMnSiFeTiCrAl含量0.011.384.40.660.030.050.030.01余量又例如7B04鋁合金(其化學組成見表2，wt％)的成性過程較為復雜。其中，7B04-T7451態鋁合金的成性過程包括固溶(溫度470℃，時間根據板材尺寸定)、淬火、1-2％預拉伸去除殘余應力，之后一級時效115℃時效8h，然后二級時效165℃時效16h。而7B04-T9態鋁合金的成性過程包括固溶(溫度470℃，時間根據板材尺寸定)、淬火、1-2％預拉伸去殘余應力，時效115℃時效24h，然后低溫回歸(180℃，1h)并快速冷卻，再時效115℃、16h。表2元素AlSiFeCuMnMgCrZnTiNi含量余量0.070.161.510.332.480.165.97＜0.05＜0.05上述2524-T3態鋁合金在時效成性過程中無需高溫，而常溫同時將其成形的難度很大，因而一般在成性后再對其進行成形處理。上述7B04-T7451態鋁合金需雙級時效，其熱處理工藝復雜，因而利用真空蠕變時效成形(在成性的同時還成形)則其工藝復雜精度難以保證。而上述7B04-T9態鋁合金需要進行回歸處理，因熱壓罐無法在短時的低溫回歸后快速冷卻降溫，該處理無法利用熱壓罐蠕變成形方法成形成性。因此，對于上述這些鋁合金來說，都需要先成性后成形，而不能直接通過在熱壓罐內真空蠕變時效同時成形和成性。對原有的對已成性的高強高韌鋁合金板的成形加工技術(滾彎，拉形等)遠不能滿足復雜形狀壁板(如高筋、蒙皮一體化)的制造要求。因此，本領域需要新的成形方法來實現對已成性的高強高韌鋁合金板成形。技術實現要素：現有技術中對部分鋁合金成形的同時成性，這就一般都會用到真空蠕變時效成形技術，該技術在實現構件成形的同時提高其綜合性能，且具有成形精度高，強度好，抗腐蝕性能好等諸多優點。但如2524鋁合金或7B04鋁合金這些鋁合金材料并不適宜使用真空蠕變時效成形使得其成形的同時成性，因而一般需要先對其成性，在成性后再對其單獨成形。因單獨成形的滾彎、拉形等技術遠不能滿足要求，因而本發明的發明人首先想到在熱壓罐內使用等溫真空蠕變成型來處理已成性的高強高韌鋁合金板。但隨后的實驗中發現，若對已成性鋁合金板進行等溫真空蠕變成型，則其在成形過程中鋁合金板的性能又很容易被成形的高溫破壞，且成形的效率也并不高。因此，仍然需要一種新的方法來成形已成性的高強高韌鋁合金板。本發明提供一種鋁合金板的成形方法，所述成形方法為真空蠕變成型，包括先將待成形的鋁合金板構件置于模具型面上，模具型面的曲率半徑小于所述構件的目標曲率半徑使得成形結束后給構件留出回彈余量；再用真空袋將構件和模具型面密封好，對真空袋內抽真空使得構件與模具型面間盡可能地趨近貼合或保持貼合；再以0.5～10℃/min的升溫速率將構件的溫度升高至目標溫度，所述目標溫度為100～340℃，且可選擇地在目標溫度保持一段恒溫時間t，且恒溫時間t的長短為包括升溫時間、恒溫時間和降溫時間在內的總成形時間的50％以下；再在維持抽真空的狀態下對所述構件以1～10℃/min的降溫速率降溫，得到已成形的鋁合金板構件。所述真空袋例如為將高分子薄膜粘貼(例如回形粘貼，兩道密封)至模具上，使得構件和模具型面密封設置。真空蠕變成形過程中，構件的內應力一般為120～220MPa。在一種具體的實施方式中，成形過程中的升溫速率為1～3℃/min，目標溫度為180～340℃，優選200～340℃，且成型的保溫時間0～3小時，成形過程中的降溫速率為5～10℃/min。在一種具體的實施方式中，成形過程中的目標溫度為210～340℃，優選230～340℃，更優選250～340℃，且成型的保溫時間為2小時以內，優選1小時以內。現有技術中，在制備高強高韌鋁合金材料時需要經過固熔、淬火和恒溫蠕變時效成形過程，在該恒溫蠕變時效成形過程中鋁合金材料既成形又成性，例如蠕變達到目的溫度180～200℃時方開始抽真空和在熱壓罐內施加較高壓力進行恒溫蠕變時效，恒溫時間為5～9小時左右，恒溫蠕變時效的時效溫度不能過高也不能過低，否則對鋁合金的成形和成性帶來不利影響。在一種具體的實施方式中，還包括在升溫過程和降溫過程中均對構件施加一定的外壓力使得構件與模具型面間盡可能地趨近貼合或保持貼合，所述外壓力為表壓大于零至5MPa，優選所述外壓力為表壓0.01～3MPa的氣壓，更優選為0.1～2MPa；所述構件和模具均置于熱壓罐中成形。在一種具體的實施方式中，所述待成形的鋁合金板為已成性鋁合金板。所述已成性鋁合金板是指其性能與其最終在產品(例如飛機)上使用的材料性能一致或接近，只是其形狀與其在產品上的使用形狀并不相同。例如所述“待成形的鋁合金板”為平板，而飛機上使用的鋁合金板為曲面壁板，因而需要對其進行成形。所述已成性鋁合金板即所述鋁合金板已經經過固熔、淬火和時效成形等步驟而制備得到的已成性高強高韌鋁合金。在一種具體的實施方式中，所述鋁合金為Al-Cu-Mg系鋁合金板材或Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金板材。在一種具體的實施方式中，所述目標溫度不低于該種鋁合金板成性時的時效蠕變溫度，優選所述目標溫度比該種鋁合金板成性時的時效蠕變溫度高20℃以上。在一種具體的實施方式中，所述恒溫時間t為總成形時間的40％以下，優選20％以下。在一種具體的實施方式中，所述待成形的鋁合金板的板材厚度為2～30mm。本發明至少具有如下有益效果：1、本發明中利用非等溫真空蠕變成形，通過控制溫升速率和目標溫度，在升溫和降溫過程中均實施真空蠕變成形，大幅減少恒溫高溫蠕變時間，在達到鋁合金板成形要求的同時，基本維持成形產品的綜合力學性能，且可提高成性效率，縮短鋁合金成形生產加工周期，降低制造成本。2、本發明中優選所述目標溫度比該種鋁合金板成性時的時效蠕變溫度高20℃以上，此時鋁合金板材在時效蠕變溫度停留的時間短，有效降低時效溫度對鋁合金性能的影響，因而對已成性鋁合金使用本發明中非等溫真空蠕變成形后其綜合性能并不會變差。附圖說明圖1為對比例1中等溫蠕變和實施例1中非等溫蠕變后的鋁合金材料的透射電鏡微觀圖。其中，圖a為對比例1中所得構件的晶粒微觀結構，圖b為對比例1中所得構件的晶界微觀結構，圖c為實施例1中所得構件的晶粒微觀結構，圖d為實施例1中所得構件的晶界微觀結構。具體實施方式本發明提出了一種方便可行的高強高韌鋁合金整體壁板非等溫真空蠕變成形工藝。本發明的關鍵在于為了實現高強高韌鋁合金整體壁板成形的同時不破壞已有性能，充分利用非等溫蠕變機制，通過控制溫升速率，大幅減少恒溫蠕變時間，提高了構件的成形效率，與等溫真空蠕變成形相比改善了構件的綜合力學性能，且縮短了生產加工周期，降低了制造成本。實施例1取已經成性的2524高強高韌鋁合金，沿軋制方向切下320mm*220mm*2.5mm的矩形板材作為待成形的鋁合金板，其成形方法包括先將待成形的鋁合金板構件置于模具型面上，模具型面的曲率半徑為1165mm；再用真空袋將構件和模具型面密封好，對真空袋內抽真空使得構件與模具型面間盡可能地趨近貼合或保持貼合，將其整體置于熱壓罐內；再以1℃/min的升溫速率將構件的溫度由30℃升高至目標溫度180℃，升溫時間為2.5h，且在目標溫度保持一段恒溫時間t＝2h；再在維持抽真空的狀態下對所述構件以5℃/min的降溫速率降溫，降溫時間為0.5小時，得到已成形的鋁合金板構件。熱壓罐內整個成形過程(包括升溫階段、恒溫階段和降溫階段)中的氣壓保持為表壓0.5MPa。該實施例中總成形時間為5小時，實施例1中所得構件的曲率半徑為4761mm。所得成形構件的性能與待成形的鋁合金板的性能基本保持一致。所得構件的TEM圖見圖1c和d。實施例2該實施例的其它條件與實施例1相同，但升溫過程中的升溫速率為1.5℃/min，將構件的溫度由30℃升高至目標溫度210℃，升溫時間為2h，在目標溫度210℃保溫0.5h，然后以6℃/min的降溫速率降溫，降溫時間0.5h。該實施例中總成形時間為3小時，實施例2中所得構件的曲率半徑為4308mm。所得成形構件的性能與待成形的鋁合金板的性能基本保持一致。從實施例2與實施例1的對比可見，實施例2中的目標溫度高于實施例1中目標溫度，升溫速度更快，在目標溫度處停留的時間更短，所得鋁合金板構件的曲率半徑明顯變小。這說明本發明中采取變化較大的升溫速率同時在目標溫度處停留盡量短的時間，有利于成形效率的提高。對比例1本發明的發明人首先想到使用等溫真空蠕變成形所述已成性構件。具體地，取已經成性的2524高強高韌鋁合金，沿軋制方向切下320mm*220mm*2.5mm的矩形板材作為待成形的鋁合金板，其成形方法包括先將待成形的鋁合金板構件置于模具型面上，模具型面的曲率半徑為1165mm；再用真空袋將構件和模具型面密封好，將其整體置于熱壓罐內；再以1℃/min的升溫速率將構件的溫度由30℃升高至目標溫度180℃，升溫時間為2.5h，溫度升高到目標溫度之后再對真空袋內抽真空，然后再調節熱壓罐內壓力使其表壓為0.5MPa，使得構件與模具型面間盡可能地趨近貼合或保持貼合，在此條件下保溫保壓5h；在卸載真空后對所述構件以5℃/min的降溫速率降溫，降溫時間為0.5小時，得到已成形的鋁合金板構件。該對比例中總成形時間為8小時，對比例1中所得構件的曲率半徑為5543mm，明顯大于實施例1和實施例2中本發明所述方法成形得到的鋁合金構件。另外，在對比例1中恒溫真空蠕變成形5小時后，雖然構件也有一定的形變，但構件的性質(綜合性能)已經發生變化，不再趨近于其使用時的性質。所得構件的TEM圖見圖1a和b。由此可見，本發明中提供的非等溫真空蠕變成形方法可以明顯提高構件的成形效率，且不會損害鋁合金板的已有性能(如其塑形和抗腐蝕性能)，有利于對已成性鋁合金構件成形。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。當前第1頁1 2 3