[发明专利]一种制备高化学活性金属细晶和超细晶材料的装置及方法

权利要求书

1.一种制备高化学活性金属细晶和超细晶材料的装置，其特征在于，所述装置包括：

挤压模具，由互相配合的上模具和下模具组成，所述上模具包括凸模，所述下模具包括能够容纳所述凸模的凹模，其中，所述凹模具有包括入口段、缩径变径段和出口段的容纳腔，所述缩径变径段连接入口段和出口段并且能够配合凸模的挤压作用实现高化学活性金属坯料从入口段到出口段移动过程中的挤压变形；

冷却套环，套设在所述下模具的凹模外并与凹模之间形成冷却腔。

2.根据权利要求1所述制备高化学活性金属细晶和超细晶材料的装置，其特征在于，所述上模具还包括上模垫板和凸模固定板，所述凸模固定板安装在上模垫板上，所述凸模通过凸模固定板实现可拆卸安装，其中，所述凸模为具有柱状结构的冲头。

3.根据权利要求1所述制备高化学活性金属细晶和超细晶材料的装置，其特征在于，所述下模具还包括下模垫板，所述凹模和冷却套环均固定在下模垫板上并且凹模下端与冷却套环下端紧密配合，其中，所述下模垫板上均布有冷却沟槽，所述冷却沟槽与冷却腔连通。

4.根据权利要求1所述制备高化学活性金属细晶和超细晶材料的装置，其特征在于，所述入口段的入口截面积与缩径变径段的出口截面积之比为2～25。

5.根据权利要求1所述制备高化学活性金属细晶和超细晶材料的装置，其特征在于，所述装置还包括测温单元，所述测温单元的测温部分插入至凹模内部以实现温度检测，其中，所述测温单元为热电偶。

6.一种利用权利要求1至5中任一项所述制备高化学活性金属细晶和超细晶材料的装置制备高化学活性金属细晶和超细晶材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将高化学活性金属坯料放入冷却剂中进行深冷处理，将冷却剂注入所述装置的冷却腔中对挤压模具进行预冷处理，待高化学活性金属坯料和挤压模具均达到各自预定温度后进行保温；

S2：将深冷处理后的高化学活性金属坯料放入所述凹模的容纳腔入口段中，控制凸模沿着预冷处理后的凹模的容纳腔入口段移动并挤压高化学活性金属坯料经过缩径变径段发生挤压变形，经容纳腔出口段得到高化学活性金属细晶和超细晶材料。

7.根据权利要求6所述制备高化学活性金属细晶和超细晶材料的方法，其特征在于，在步骤S1之前，预先在高化学活性金属坯料表面均匀包裹铝箔胶带，所述铝箔胶带的厚度为0.03mm～0.3mm，其中，所述高化学活性金属为镧系金属/合金或锕系金属/合金，优选为铈金属或铈基合金。

8.根据权利要求6所述制备高化学活性金属细晶和超细晶材料的方法，其特征在于，在步骤S1中，控制所述高化学活性金属坯料的预定温度为-196℃～-10℃，控制所述挤压模具的预定温度为-100℃～0℃，所述冷却剂为液氮、干冰或液氦。

9.根据权利要求6所述制备高化学活性金属细晶和超细晶材料的方法，其特征在于，在步骤S2之前，预先在所述凹模的容纳腔中均匀涂覆油基石墨。

10.根据权利要求6所述制备高化学活性金属细晶和超细晶材料的方法，其特征在于，在步骤S2中，控制所述凸模的移动速度为2mm/s～20mm/s，挤压比为2～25。