[实用新型]制备块体超细晶材料的反复挤压装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是一种材料加工技术领域的装置，尤其是一种制备块体超细晶材料的反复挤压装置。

背景技术

超细晶材料是集优异的强度与良好的塑韧性于一体的高性能结构材料。受航空航天、交通运输、住宅建筑、机械电子和国防军工等国民经济支柱产业需求的牵引，对高比强度、高比刚度等高性能结构材料的需求日益增加，发展超细晶材料是开发与制备高比强度、高比刚度等高性能结构材料的重要方法之一。传统压力加工技术可以在材料成型的同时细化组织、消除铸造缺陷，获得比铸态产品更优异的力学性能，然而，传统工业采用的挤压、锻造、轧制等压力加工技术由于每次加工的应变量没有达到一定的临界值，所以从诞生至今一直没有得到超细晶。近10多年来，大塑性变形技术的研究表明，采用强烈的塑性变形就可以获得亚微米、纳米级晶粒，在保持良好的塑韧性下，显著提高材料的强度。

经对现有技术的文献检索发现，中国发明专利申请号01104059.9，发明名称：往复式挤压成型方法及其加工装置，该专利采用左挤压筒与右挤压筒构成挤压容器，在左挤压筒与右挤压筒之间设有一双向挤模，该双向挤模具有至少一相对狭小的窄道，将待加工的合金材料加热至软化温度，于加工装置中交互施以不同方向压力，得以搓揉合金材料，使形成微细结构细化且均匀分布的合金。但是，该技术的缺点在于集挤压与镦粗变形于一体，因此每道次变形量不能太大。其次，由于挤压和镦粗变形都不可避免的造成中心应变与边缘应变不等，因此在没有足够大的应变下，很难制备组织均匀的超细晶材料。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种制备块体超细晶材料的反复挤压模具，使其晶粒细化能力强、操作方便、结构简单、加工容易，实用面广。

本实用新型是通过以下技术方案实现的，本实用新型包括：冲头、挤压模、坯料和顶料杆。所述的挤压模中心有一个型腔，挤压模的底部有一圆孔，冲头与挤压模的型腔配合，坯料放置于挤压模的型腔内，顶料杆通过挤压模的圆孔设置在挤压模的底部。

所述的挤压模的型腔可为方形或圆形，尺寸与冲头的外形尺寸相同。

所述冲头可为长方体或圆柱体，当为长方体时，冲头的高度大于另外两个尺寸；当为圆柱体时，冲头的高度大于冲头的直径。

在挤压变形时，将坯料放置于挤压模的型腔内，然后将冲头压入挤压模的型腔内，坯料在冲头的压力下产生横向流动的塑性变形，在冲头的不断挤压下坯料逐渐被压扁并充满由冲头与挤压模构成的封闭型腔。退出冲头，并利用顶料杆顶出坯料，即完成一个循环的挤压，而且坯料尺寸又恢复到挤压前的尺寸。将坯料旋转90度后重新放进挤压模的型腔内，采用冲头继续挤压即可完成第二个道次的挤压变形。重复上述过程即可获得无穷大的累积塑性应变量，直至获得组织均匀的超细晶材料。

本实用新型通过设计变形方式和型腔，使每道次挤压变形后材料恢复到原来形状，实现每道次大变形量的挤压变形，加工容易，实用面广，可以制备块体金属、粉末或高分子材料等超细晶材料，可以在室温和高温下变形。本实用新型结构简单、晶粒细化能力强，可制备大块的组织均匀的平均晶粒尺寸范围为100nm-1μm的超细晶材料。

附图说明

图1本实用新型的结构示意图

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例包括：冲头1、挤压模2、坯料3和顶料杆4。挤压模2中心有一个型腔，挤压模2的底部有一圆孔，冲头1与挤压模2的型腔配合，坯料3放置于挤压模2的型腔内，顶料杆4通过挤压模2的圆孔设置在挤压模2的底部。

本实施例中，所述冲头1为长方体，冲头的高度为120mm，长度和宽带分别100mm和80mm。

本实施例中，所述的挤压模2中心有一个方形型腔，型腔深100mm，长100mm宽80mm。

本实施例中，所述的坯料3为长方体形，长宽高尺寸分别为100mm×40mm×80mm。

在挤压变形时，将铝合金坯料3放置于挤压模2的型腔内，然后将冲头1压入挤压模2的型腔内，坯料3在冲头1的压力下产生塑性变形，并逐渐充满由冲头与挤压模构成的封闭型腔，完成一个循环的挤压，用顶料杆4顶出坯料。将坯料3旋转90度后重新放进挤压模2的型腔内，采用冲头1继续挤压完成第二个道次的挤压变形。重复挤压8道次即可获得平均晶粒尺寸为1-2μm的超细晶铝合金材料。

本实施例通过巧妙设计挤压工艺和模具型腔尺寸，使每道次挤压变形后坯料恢复到原来形状，结构简单、晶粒细化能力强，可制备组织均匀的块体超细晶材料。