[實用新型]一種用于制備超細晶材料的擠壓裝置

無效

• 申請號: 200820029000.4
• 申請日: 2008-04-30
• 公開（公告）號: CN201186305Y
• 公開（公告）日: 2009-01-28
• 發明（設計）人: 索濤;李玉龍;郭偉國;趙峰;郝江南
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B21C23/00
• 分類號: B21C23/00;B21C25/00;B21C25/02
• 代理公司: 西北工業大學專利中心
• 代理人: 慕安榮

一、技術領域：

本發明屬于材料擠壓裝置，具體說是一種用于制備超細晶材料的擠壓裝置。

二、背景技術：

20世紀80年代由前蘇聯科學家Segal提出等徑通道擠壓技術(Equal?Channel?AnglePressing/Extrusion，簡稱ECAP/E)，利用該技術他們對材料進行多次加工從而獲得特殊的變形織構。ECAP/E方法采用的模具是由兩個等截面通道相互交截而成的，這兩個通道的截面幾何形狀完全相同，按照一定的角度完全連接。擠壓過程中，將與模具尺寸緊密配合并與通道壁潤滑良好的試樣放入通道，用帶有沖頭的液壓機向下擠壓試樣，當試樣經過兩通道的交角時，試樣就會產生近似于純剪切的變形。進入20世紀90年代后，Valiev發現利用該技術可以使材料產生大應變從而細化多晶材料的晶粒。由于模具的幾何特點，擠壓過程中試樣的橫截面形狀和面積都不會發生改變，因此可以反復擠壓，使試樣經過多次擠壓后的變形可以累加到相當大的總應變量，晶粒尺寸將被細化到亞微米級甚至納米量級(當晶粒平均尺寸在100nm～1μm范圍內時通常稱為超細晶材料(Ultrafine?Grained，UFG))。與其他一些制備超細晶材料的方法相比，該方法克服了其他方法帶來的材料致密度差、缺陷多、易污染、組分要求嚴格等缺點，工藝要求簡單，以獲得潔凈的超細晶材料。

采用ECAP/E方法獲得超細晶材料的關鍵在于設計加工合適的擠壓裝置。特別是擠壓長徑比較大的試樣時，由于擠壓凸模較長，為了防止擠壓過程中其傾斜導致的擠壓凸模折斷，需要為擠壓裝置配置具有導柱、導套的模架實施導向，或要求擠壓試驗機的導向機構具有很高的精度，這就大大地增加了實驗的成本。

三、發明內容：

為克服現有技術中擠壓裝置因導向要求而帶來的成本高的缺點，本發明提出一種用于制備超細晶材料的擠壓裝置。

本發明包括同軸安裝的凹模、凸模，擠壓沖頭、凹模外套和上壓板。其中，凹模置于凹模外套內，頂部露出凹模外套，并使擠壓孔與出料孔的位置相對應；上壓板套壓在凹模上，并通過緊固螺釘固定在凹模外套的上表面。將凸模的擠壓部分裝入凹模細長孔內，凸模頂端的導向頭處于上壓板的導向套通孔內。擠壓沖頭位于上壓板的導向套通孔內，且壓在凸模的頂端端面；擠壓沖頭的頂部露在上壓板外。

凸模頂端為導向頭，與上壓板的導向套通孔之間間隙配合；凸模的擠壓部分與凹模內孔之間間隙配合，長度略大于凹模中心細長孔的深度。凸模的頂部加工有螺紋孔。

凹模外套的中心有凹模的安裝孔，該安裝孔的直徑同凹模的外徑，深度小于凹模的高度，孔底部的中心開有通孔；凹模外套的一側壁的中部開有出料孔，該出料孔的位置與凹模上的擠壓孔的位置相對應。凹模外套的壁上有螺紋緊固孔。

凹模的中心有與凸模擠壓部分相配合的孔；在孔底部的凹模側壁上，有一貫通凹模壁的擠壓孔，該擠壓孔與凹模外套上的側壁中部的出料孔相接，橫截面尺寸與凹模中心細長孔的橫截面尺寸相同。

上壓板包括基座和導向套，為階梯狀的中空結構；基座的外徑同凹模外套的外徑，表面上環圓周均布有連接孔和導向桿的加強筋板。導向套位于基座之上。導向套內孔和基座內孔的上部分均與凸模導向頭間隙配合，這兩部分內孔的總深度大于凸模的總長度；基座內孔的下部分與凹模配合安裝，該部分基座內孔的深度略小于凹模外露在凹模外套外的高度。

擠壓沖頭為軸向剖面為“T”字形的圓柱體，其下部為與上壓板的導向套通孔相配合的圓柱，長度大于導向套部分通孔深度。

為了將凹模壓緊，通過上壓板和凹模外套上對應分布的連接孔將上壓板和凹模外套固連為一體。同時為了防止使用過程中凹模在凹模外套中轉動，通過凹模外套壁上的緊固孔固定凹模。

為了便于向凹模內裝入擠壓試樣，本發明還設計一個圓筒形裝料輔具，該輔具的外徑與導向套的通孔內徑相配合，內徑與凹模中心的直孔內徑相同，長度大于上壓板的導向套通孔的深度。

與現有技術相比，本發明的上壓板具有導向作用，因而無需為擠壓裝置單獨設計導向機構，也不需要精度很高的擠壓試驗機，從而達到了降低擠壓裝置成本的目的，同時也具有設計原理簡單、容易實現、操作簡便、試驗過程安全的特點。

四、附圖說明：

附圖1是用于制備超細晶材料的擠壓裝置的結構示意圖。

附圖2是上壓板的俯視圖。

附圖3是上壓板的剖視圖。其中：

1.擠壓沖頭????2.上壓板????????3.緊固螺栓????4.凹模??????5.試樣