[實(shí)用新型]一種制備變通道超細(xì)晶銅鋁線材的裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201020574100.2
• 申請(qǐng)日: 2010-10-21
• 公開（公告）號(hào): CN201862645U
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪程鵬;李付國;陳波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B21C1/02
• 分類號(hào): B21C1/02;B21C1/12;B21C3/02;B21C9/00
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬材料銅鋁的超細(xì)晶制備和微塑性加工領(lǐng)域，具體是一種銅鋁線材變通道拉拔裝置。?

背景技術(shù)

晶粒尺寸1～1000nm塊體超細(xì)晶材料具有優(yōu)異的物理和力學(xué)性能，是材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。大塑性變形法(Severe?Plastic?Deformation，SPD)是目前最受關(guān)注制備超細(xì)晶材料的成形方法，其主要有高壓扭轉(zhuǎn)法(High?Pressure?and?Torsion，HPT)、等徑角擠壓變形法(Equal?Channel?Angular?Pressing，ECAP)、疊層軋合法(Accumulative?Roll?Bonding，ARB)、反復(fù)折皺-壓直法(Repetitive?Corrugation?and?Straightening，RCS)和多向鍛造法(Multi?Directional?Forging，MDF)等技術(shù)。HPT通過轉(zhuǎn)動(dòng)沖頭來扭轉(zhuǎn)模具中的被施以GPa級(jí)的高壓試樣樣品在高壓力沖頭高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的摩擦力和剪切力的共同作用下，制得納米塊體材料。ECAP是一種塊體材料在具有一定夾角型腔的模具通過擠壓以純剪切方式實(shí)現(xiàn)大塑性變形的金屬成形工藝。上海交通大學(xué)在公開號(hào)分別為CN101259493、CN1709605、CN2757953、CN2757954和CN2768921的專利申請(qǐng)中提出的制備超細(xì)晶材料所用的L形、U形、C形、S形轉(zhuǎn)角往復(fù)擠壓模具和反復(fù)鐓粗?jǐn)D壓模具僅僅是ECAP裝置的改進(jìn)。ARB將原始板材經(jīng)表面處理后雙層堆垛，加熱后在軋機(jī)上軋焊在一起，然后從中間剪開送回表面處理后再進(jìn)行下次軋焊循環(huán)。MDF用上下砧對(duì)試樣反復(fù)的進(jìn)行多方向的鐓粗拉拔過程實(shí)現(xiàn)材料晶粒度細(xì)化的自由鍛工藝。公開號(hào)分別為CN101117694和CN201186305的發(fā)明專利申請(qǐng)中提出的鐓壓裝置和公開號(hào)分別為CN201088982和CN201338093的專利申請(qǐng)中提出的反復(fù)擠壓裝置都是利用模具反復(fù)壓縮的MDF裝置的改進(jìn)。西北工業(yè)大學(xué)在公開號(hào)為1446935的專利申請(qǐng)中提到的SPD超細(xì)晶材料制備裝置和HPD的裝置很相似，具體是有一定的壓力和轉(zhuǎn)速的扭頭在材料上實(shí)現(xiàn)相對(duì)橫向移動(dòng)使金屬晶粒破碎細(xì)化的方法。西北工業(yè)大學(xué)在公開號(hào)為CN201371172和CN101823085A的專利申請(qǐng)中提出的一種新型SPD制備超細(xì)晶的由圓截面變?yōu)闄E圓截面，再由橢圓截面變?yōu)閳A截面的型腔變通道擠壓模具。?

由此可見目前的大塑性成形裝置尚不成熟，不適合批量反復(fù)工藝過程，所用設(shè)備昂貴且對(duì)設(shè)備要求也極高，加工成本大，工藝過程復(fù)雜，難以滿足微塑性成形批量生?產(chǎn)的需要。如何設(shè)計(jì)出一套先進(jìn)簡便的裝置制備超細(xì)晶材料，以滿足實(shí)際科研和生產(chǎn)的需要是材料研究所面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展趨勢(shì)。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出的制備變通道超細(xì)晶銅鋁線材的裝置包括模具、導(dǎo)向輪、換向輪、加熱冷卻組件和拉拔組件。模具由模芯和模套組成，模套的內(nèi)徑等同于模芯的外徑。模芯是分為兩瓣的中空?qǐng)A柱體，其內(nèi)腔為一由圓截面變?yōu)闄E圓截面、再由橢圓截面變?yōu)閳A截面的圓滑過渡變截面形狀的型腔；模芯固定在模套內(nèi)。?

模芯的型腔分為第一引導(dǎo)段、變形段和第二引導(dǎo)段；模芯型腔的第一引導(dǎo)段為圓形變直徑的通道，該段端面處內(nèi)圓的直徑為1.1倍銅鋁線材的直徑，與變形段相鄰處的內(nèi)圓直徑等同于銅鋁線材的直徑；第一引導(dǎo)段的長度為0.5倍銅鋁線材的直徑；變形段的型腔為變截面，包括圓-橢圓過渡通道、橢圓轉(zhuǎn)角過渡通道和橢圓-圓過渡通道，其中，?

圓-橢圓過渡通道與第一引導(dǎo)段相接；圓-橢圓過渡通道型腔的截面由第一引導(dǎo)段的圓形逐漸光滑過渡為橢圓形，并且圓-橢圓過渡通道型腔的橢圓形截面的面積等同于圓形截面的面積；圓-橢圓過渡通道橢圓形截面的長短軸之比為1.4∶1～1.8∶1，長度為0.5～0.8倍銅鋁線材直徑。?

橢圓轉(zhuǎn)角過渡通道一端與圓-橢圓過渡通道相接，另一端與橢圓-圓過渡通道相接。橢圓轉(zhuǎn)角過渡通道型腔的截面為橢圓形，并且該橢圓轉(zhuǎn)角過渡通道的橢圓形型腔繞模芯中心軸線光滑扭轉(zhuǎn)，使橢圓轉(zhuǎn)角過渡通道兩端的橢圓形截面旋轉(zhuǎn)60～90°。橢圓轉(zhuǎn)角過渡通道的長度為0.8～1倍銅鋁線材的直徑。?

橢圓-圓過渡通道與第二引導(dǎo)段相接；橢圓-圓過渡通道型腔的截面由橢圓轉(zhuǎn)角過渡通道的截面橢圓形逐漸光滑過渡為第二引導(dǎo)段的圓形，并且圓形截面的面積等同于橢圓-圓過渡通道型腔的橢圓形截面的面積；長度為0.5～0.8倍銅鋁線材的直徑。?