[发明专利]一种以金属粉末为原材料的阶梯式连续挤压装置

说明书

本发明提供一种以金属粉末为原材料的阶梯式连续挤压装置，包括：挤压轮、模腔和料斗；通过挤压轮圆周面上的环形沟槽与模腔的弧面以及挡料块装配形成多条相互平行的圆弧形通道，通道之间通过挤压轮和模腔弧面之间的间隙连通，通道长度不相等所有通道中只有一个通道有径向出口，金属粉末通过距离径向出口最远端的无径向出口的通道加入，金属粉末在挤压轮的环形沟槽与模腔的模腔弧面之间通道内挤压摩擦，摩擦力产生的高温和高压作用下，金属粉末之间形成冶金结合，并被迫由模腔与挤压轮弧面之间的间隙挤出进入下一个通道，如此攀越几个通道之后，由模腔的径向出口挤出。

技术领域

本发明涉及先进制造技术领域，具体而言，尤其涉及一种大长度超细晶金属基复合材料型线材的加工装置。

背景技术

以金属杆料或者颗粒为原材料，采用连续挤压法可以实现大长度型线材的高效、节能、绿色制造，在连续挤压过程中形成的溢料，同时受到挤压轮外表面和模腔弧面摩擦力的作用，二者方向相反，同时溢料还受到三向压应力的作用，产生强烈的剪切变形，晶粒细化效果显著。随着纳米技术的不断进步和轻量化的迫切需求，纳米增强相强化轻合金复合材料的研究和应用领域也逐步扩大，目前纳米增强体强化轻合金复合材料的研究主要集中在提升增强体的分散性和界面结合等方面，针对轻金属基体组织的关注较少，使用等通道挤压(ECAP)、高压扭转(HPT)、搅拌摩擦(FSP)、大压下量控轧等变形方法，将金属基体细化为超细晶或纳米晶组织，发展以纳米材料作为增强体、以超细晶或纳米晶轻金属为基体的复合材料，有望开发具有高温超塑性、室温高强度的轻质金属基复合材料。在以金属粉末为原材料，采用传统连续挤压工艺进行金属基复合材料型线材连续挤压时，由于变形不充分，会形成增强相偏聚以及空洞等缺陷。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种以添加增强体的金属粉末为原材料，利用阶梯式连续挤压法，生产大长度超细晶金属基复合材料型线材的方法和设备。利用挤压轮与模腔之间的相对运动，使二者之间的金属粉末基体发生强烈的剪切变形，晶粒细化，同时通过大变形和高应变速率，使纳米增强体在金属基体中弥散分布，经过几次强烈塑性变形的复合坯料进入到挤压轮沟槽中，在轮槽摩擦力的作用下由模孔挤出后形成型线材产品。

本发明采用的技术手段如下：

一种以金属粉末为原材料的阶梯式连续挤压装置，包括：挤压轮、模腔和料斗；

模腔装配于挤压轮一侧，且模腔与挤压轮临近一侧为与挤压轮外圆周面配合的模腔弧面；

挤压轮圆周面上至少有两个环形沟槽，模腔的模腔弧面上有与之相等数量的挡料块，二者装配到一起，形成多条相互平行的圆弧形通道，通道之间通过挤压轮和模腔弧面之间的间隙连通，通道长度不相等，呈“V”形或阶梯形排列，所有通道中只有一个通道有径向出口，即只有一个挡料块的端面附近有径向出料孔，金属粉末通过距离径向出口最远端的无径向出口的通道加入，金属粉末在挤压轮的环形沟槽与模腔的模腔弧面之间通道内挤压摩擦，摩擦力产生的高温和高压作用下，金属粉末之间形成冶金结合，并被迫由模腔与挤压轮弧面之间的间隙挤出进入下一个通道，如此攀越几个通道之后，由模腔的径向出口挤出；

料斗设置于模腔一侧，且其进料口与模腔与挤压轮配合形成的最远端的无径向出口的通道预设的开口连通。

挤压轮外圆周面与模腔弧面配合间隙在0.1～0.4mm之间，挤压轮的工作面的宽度L比模腔的工作面的宽度W大0.2～0.6mm。

金属粉末原材料可替换为金属杆为原材料。

进一步的，