[发明专利]基于螺杆挤压的钛合金超细组织实现装置及方法

权利要求书

1.一种基于螺杆挤压的钛合金超细组织实现装置，其特征在于，包括：活动设置于容器内的挤压驱动机构和凹模机构，其中：凹模机构内部设有螺纹矩形截面通道，该螺纹矩形截面通道中各段横截面的面积相同且均为矩形；

所述的螺纹矩形截面通道的螺纹线的倾角β，即从凹模主轴线到挤压轴线夹角的范围为45°～60°。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的容器内设有支撑套筒，其中：支撑套筒位于挤压驱动机构和凹模机构之间并与挤压驱动机构相连，支撑套筒和挤压驱动机构之间构成第一腔室且其腔室中充满高压液体。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的凹模机构与容器之间构成第二腔室且其腔室中通过阀控制充满恒定压力液体，该第二腔室的一端设有工质排出孔。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的挤压驱动机构为带有辅助冲头的柱塞或直接采用柱塞。

5.一种根据上述任一权利要求所述装置的基于螺杆挤压的钛合金超细组织实现方法，包括以下步骤：

第一步、将挤压毛坯制成矩形截面四棱体；

第二步、将内置有第一步中得到的矩形截面四棱体的螺杆模具设置于液压机上并启动液压机，矩形截面四棱体经由挤压驱动机构推动并通过内部设有螺纹矩形截面通道的凹模机构；

所述的第二步由若干个挤压周期组成，在凹模机构的一个挤压周期中：

1）矩形截面四棱体经由挤压驱动机构推动从第一腔室位移到第二腔室，柱塞抵达支撑套筒的上平面；

2）柱塞上行，将带有矩形截面四棱体的凹模机构倒转，然后重复步骤1），即到达第一腔室后完成一个挤压周期。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征是，所述的毛坯尺寸为：截面14mm×14mm；14mm×16mm、长度100mm、毛坯材料工业纯钛TA1。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征是，所述的液压机输出力为2500～4000kN。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征是，所述的挤压温度为室温，变形速度3mm/s。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征是，通过一次挤压周期的挤压后，矩形截面四棱体的晶粒尺寸d将大幅度减小，即当原始状态d=20μΜ，则通过第一挤压工步后d≤10μΜ，经过一次挤压周期后d≤1μΜ；相应金属最大塑性变形结果ε_imax=tanβ，金属最小塑性变形结果ε_imin=0.4+0.1tanβ；晶粒尺寸均匀性水平随着挤压工步数量的增加而增加。