[实用新型]一种用于大塑性变形细化晶粒方法的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种模具组件，特别涉及一种塑性变形模具组件。

背景技术

金属材料晶粒越细，其室温强度越高，而且材料韧性也会同时提高；因此细化晶粒是控制金属材料组织最重要、最基本的方法。细化晶粒的方法主要有：利用相变和再结晶的热处理（或形变热处理），钢液超速急冷，机械合金化（或机械碾磨），超细粒子烧结，非晶晶体化，以及大塑性变形加工等方法。其中，近年来不断发展的通过使材料产生剧烈的塑性变形，从而达到组织细化的大塑性变形加工方法，具有将粗晶金属的晶粒细化到纳米量级的巨大潜力，越来越受到企业及研究机构的关注。

现有的大塑性变形方法包括：等径角挤压法（Equal Channel Angular Extrusion，简称ECAE），高压扭转法（High Pressure torsion，简称HPT），反复重叠压接法（Accumulative Roll-Bonding，简称ARB），以及循环挤压法（Cyclic Extrusion-Compression，简称CEC）等，但是这些大塑性变形方法大都存在着一些问题，比如模具要求高，寿命低，成本高，生产效率低，无法制备难以变形的材料，所制备的材料尺寸有限等等，一直是大塑性变形法需要突破的难点。

公告号为CN101116880A，公开日为2008年2月6日，名称为“制备大块超细晶材料的镦压模具”的中国专利文献，其涉及一种镦压模具用来制备超细晶材料，该模具包括：挤压冲头、上模、下模，上模中有一竖直方形通孔，挤压冲头由动力设备连接可自由进出该竖直方形通孔，挤压冲头进入上模后与上模一起构成上型腔，上型腔为一高度和长度尺寸大而宽度尺寸小的竖直长方体，下模中有一长方体或圆柱体凹槽，上模和下模一起构成长方体或者圆柱体下型腔。该发明可制备大块的组织均匀的平均晶粒尺寸范围为100nm-1mm的超细晶材料。

公告号为JP2000313948，公告日为2000年11月14日，名称为“成形材料及成形产品的制造方法”的日本专利文献，其涉及了一种材料成型加工方法，该方法将合金材料放置于一个近于密封的空间，通过改变空间的大小使合金材料发生塑性变形来达到使之塑性变形的目的。

上述两个专利都是通过某种驱动力来驱动待加工工件，使其在通过模具的过程中发生变形并产生大应变，从而达到细化晶粒的效果。

公布号为CN102199741A，公布日为2011年9月28日，名称为“一种大塑性变形细化晶粒方法”的中国专利文献公开了一种细化晶粒方法。该发明的技术方案的主要步骤如图1所示：首先，由模块A与模块C之间构成第一通道，并由模块A与模块B之间构成第二通道，将待加工工件放置于第一通道内，对模块A施加垂直于第一通道的正压力Fa（Y轴负方向）以压紧待加工工件；第二步，对模块B施加平行于第一通道的推力Fb（X轴负向），使模块B带动模块A沿第一通道反方向（X轴负方向）移动一个步长⊿s，从而使待加工工件在此过程中从模块A与模块B之间的第二通道挤出一个斜向上的步长；第三步，释放施加于模块A的正向压力及模块B的推力，使模块A、模块B沿X轴正方向退回初始位置；第四步，重复前三步骤，直至待加工工件全部挤压完成，即完成一个周期的加工。可根据需要重复上述过程，进行多道次加工，获得均匀的细晶组织。

与前述公告号为CN101116880A和公告号为JP2000313948的专利文献公开的技术方案不同，公布号为CN102199741A的专利文献通过驱动力驱动模具来加工静止固定的待加工工件，以获得超细晶颗粒材料。但是，该方法在实施时具有一定的困难：请继续参阅图1，当在模块B右侧向左施加力Fb进行推挤时，较难保证工件与模块C之间相对静止无滑移，而只有在工件静止不动的情况下，才能确保工件头部被动地挤压进入AB之间的斜通道，实现一个道次的挤压。要实现工件与模块C之间相对静止无滑移，从原理上说，可以要求模块A与待加工工件的上接触面为光滑表面，而模块C与工件接触的表面则尽量粗糙，即通过减少工件与挤压通道下表面之间的摩擦力，并增大对挤压通道的驱动力，使工件前进的阻力减少，能够顺利通过挤压通道。但是在实践中，难以做到模块C对工件下表面提供足够强大的附着力以保持工件静止不动。

实用新型内容

本实用新型的发明目的是提供一种用于大塑性变形细化晶粒方法的装置，其是基于公布号为CN102199741A的中国专利文献所涉及的“一种大塑性变形细化晶粒方法”而设计的装置，其旨在实现在挤压过程中固定待加工工件，同时保证相应模块回退时不限制工件的跟随移动，从而确保往复式摩擦挤压能够顺利应用，实现良好的挤压效果。