本发明涉及锻压成型，具体涉及一种颗粒增强铝基复材锻件变形均匀性控制的锻造方法。
背景技术：
1、铝基复材具有更高的比强度、比刚度、耐磨性、抗疲劳性能，近年来在航空、航天上应用广泛。锻件是铝基复材应用的主要结构形式，目前应用中以盘类件为主。因铝基复材塑性通常较低，等温模锻是该类材料锻造的主要工艺方法。等温锻造是将模具和坯料保持在相同的恒定温度下模锻成型的工艺方法。该技术以其成形高精度、小吨位设备可锻造大工件，材料利用率高、机械加工余量小等显著优点，被广泛应用在形状复杂、薄壁难成型，且锻造尺寸大、精度高、组织均匀性能要求严的航空发动机涡轮盘及整体梁框类等重要装备上。
2、与铝合金相比，颗粒增强相增加了材料流动控制的变量，如影响基体再结晶、颗粒分布不均等，这些因素与铝基复材性能直接相关。因此，均匀的锻件组织及颗粒分布是锻造工艺设计中重点考虑的。以盘类件为例传统的锻造方法，在制坯后，坯料放置于模具中心，在压力作用下材料向四周流动进行填充。这类方法对于均质材料更为有效，但对于铝基复材通常存在两个方面的问题：一是颗粒增强相随基体从中心流向四周边缘的过程中，容易出现在锻件边缘颗粒聚集的风险；二是坯料上下与模具接触区容易成为变形死区，不利于整体锻件的性能提升。
3、因此，发明人提供了一种颗粒增强铝基复材锻件变形均匀性控制的锻造方法。
技术实现思路
1、(1)要解决的技术问题
2、本发明实施例提供了一种颗粒增强铝基复材锻件变形均匀性控制的锻造方法，解决了传统的盘类模锻方法导致增强相颗粒在变形过程中分布不均匀而导致性能下降的技术问题。
3、(2)技术方案
4、本发明提供了一种颗粒增强铝基复材锻件变形均匀性控制的锻造方法，包括以下步骤：
5、利用超塑成形理论中的表征变形均匀性的最大m值方法，确定优化后的等温模锻温度及应变速率；
6、依据所述应变速率，确定每道次下的压机速度；
7、在所述等温模锻温度下，依据所述压机速度将颗粒增强铝基复材坯锭经多道次墩粗后获得饼坯；
8、将所述饼坯放置于模具凹模上，在所述等温模锻温度下，依据所述压机速度并利用模具凸模对所述饼坯施力进行模锻，得到颗粒增强铝基复材锻件。
9、进一步地，所述利用超塑成形理论中的表征变形均匀性的最大m值方法，确定优化后的等温模锻温度及应变速率，具体包括如下步骤：
10、选取温度t1、t2、t3、...、tn，应变速率ε1、ε2、ε3、...、εd，通过单轴压缩试验获得真实应力应变曲线；
11、依据所述真实应力应变曲线，确定最大m值，并确定所述最大m值对应的所述等温模锻温度、所述应变速率。
12、进一步地，所述依据所述应变速率，确定每道次下的压机速度，具体包括如下步骤：
13、坯锭原始高度为h0、原始直径为d0，开坯锻造过程中的饼坯高度依次为h1、h2、h3、...、hb，对应的直径为d1、d2、d3、...、db，确定每道次变形量为h0-h1、h1-h2、h2-h3、...、hb-1-hb；
14、依据确定每道次下的压机速度为εq(h0-h1)、εq(h1-h2)、εq(h2-h3)、...、εq(hb-1-hb)；εq为所述应变速率。
15、进一步地，所述模具凹腔的最大外切圆直径为dw；其中，db≥dw(1+5～10％)，5％≤hb/db≤30％。
16、进一步地，将所述饼坯放置于模具凹模上，依据所述压机速度并利用模具凸模对所述饼坯施力进行模锻，得到颗粒增强铝基复材锻件，具体为：
17、当所述颗粒增强铝基复材锻件为深腔特征件时，模锻行程至hm1时，所述饼坯的中心区域在所述模具凸模作用下呈现钣金冲压成形特征，以近似平面应力变形为主，同时饼坯边缘呈现锻造变形特征；模锻行程至hm2时，饼坯中心区域已经接触凹模型腔底部，边缘处锻造呈现闭式模锻特征；模锻行程完成hm3时，边缘处合模造成闭式环境，通过体积变形将材料充型至模具型腔内各局部特征，模锻完成；其中，hm1+hm2+hm3＝hm。
18、进一步地，所述饼坯的尺寸大于所述模具凹模的内型腔边线的外切圆尺寸。
19、进一步地，将所述饼坯放置于模具凹模上，依据所述压机速度并利用模具凸模对所述饼坯施力进行模锻，得到颗粒增强铝基复材锻件，具体为：
20、当所述颗粒增强铝基复材锻件为薄板特征件时，模锻行程至hm时，边缘处合模造成闭式环境，通过体积变形将材料充型至模具型腔内各局部特征，模锻完成；其中，hm为模锻合模总行程。
21、进一步地，所述饼坯的尺寸大于所述模具凹模的内型腔边线的外切圆尺寸。
22、(3)有益效果
23、综上，本发明通过引入超塑成形理论中的最大m值法确定合理的温度与应变速率参数，从而改善铝基复材锻造变形均匀性；结果表明，m值越大，等效应变越均匀、损伤越小，故变形越均匀。另外，模锻时呈现闭式模锻特征，型腔内承受近似三向压应力状态，利于提升锻件性能。
1.一种颗粒增强铝基复材锻件变形均匀性控制的锻造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的颗粒增强铝基复材锻件变形均匀性控制的锻造方法，其特征在于，所述利用超塑成形理论中的表征变形均匀性的最大m值方法，确定优化后的等温模锻温度及应变速率，具体包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的颗粒增强铝基复材锻件变形均匀性控制的锻造方法，其特征在于，所述依据所述应变速率，确定每道次下的压机速度，具体包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的颗粒增强铝基复材锻件变形均匀性控制的锻造方法，其特征在于，所述模具凹腔的最大外切圆直径为dw；其中，db≥dw(1+5～10％)，5％≤hb/db≤30％。
5.根据权利要求1所述的颗粒增强铝基复材锻件变形均匀性控制的锻造方法，其特征在于，将所述饼坯放置于模具凹模上，依据所述压机速度并利用模具凸模对所述饼坯施力进行模锻，得到颗粒增强铝基复材锻件，具体为：
6.根据权利要求5所述的颗粒增强铝基复材锻件变形均匀性控制的锻造方法，其特征在于，所述饼坯的尺寸大于所述模具凹模的内型腔边线的外切圆尺寸。
7.根据权利要求1所述的颗粒增强铝基复材锻件变形均匀性控制的锻造方法，其特征在于，将所述饼坯放置于模具凹模上，依据所述压机速度并利用模具凸模对所述饼坯施力进行模锻，得到颗粒增强铝基复材锻件，具体为：
8.根据权利要求7所述的颗粒增强铝基复材锻件变形均匀性控制的锻造方法，其特征在于，所述饼坯的尺寸大于所述模具凹模的内型腔边线的外切圆尺寸。
