[發明專利]一種制備超細晶塊體材料的等通道擠壓模具及方法

有效

• 申請號: 201811553927.2
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109759471B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 李落星;葉拓;華家輝;徐從昌;何洪
• 申請（專利權）人: 長沙仲騰金屬材料科技有限公司
• 主分類號: B21C25/02
• 分類號: B21C25/02;B21C23/00
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 鄧宇

本發明公開了一種制備超細晶塊體材料的等通道擠壓模具及方法，模具包括擠壓凹模和基座，擠壓凹模設有自外表面向內部延伸的六個擠壓通道，六個擠壓通道相交形成一正六面體型腔，各擠壓通道內滑設有一個沖頭，基座設有用于對擠壓凹模定位并能使任意一對分設于正六面體型腔相對兩側的擠壓通道按照設定形式布置的多位置定位機構，設定形式布置是：該對擠壓通道中有一個擠壓通道內的沖頭被多位置定位機構阻止向外滑動，該對擠壓通道中另一個擠壓通道處于能被外部擠壓件伸入對沖頭進行擠壓的角度。方法是通過改變擠壓凹模定位在基座上的角度，采用擠壓設備逐個擠壓擠壓通道內的沖頭。本發明具有人工勞動強度低、成本低、制備效率高等優點。

技術領域

本發明涉及材料加工裝備技術領域，具體涉及一種制備超細晶塊體材料的等通道擠壓模具及方法。

背景技術

在材料加工技術領域，傳統的塑性加工方法實現大變形的過程通常是變截面的過程，材料組織細化的同時，也有很強的方向性，晶粒組織往往被拉細拉長，形成流線。為了得到更加細小而且等軸的顯微組織，人們又研究出專門細化晶粒的加工方法：大塑性變形法，如等通道角擠壓(ECAP)、高壓扭轉變形、疊軋、反復折皺-壓直、往復擠壓等。

大塑性變形技術，主要是指在較低溫度、較高壓力條件下，將材料通過一次或者多次累計反復的塑性變形，使其獲得相當大的累積真應變；目的在于使常規塊體粗晶材直接細化為具有大角度晶界的超細晶結構材料。也就是說，要獲得超細晶/納米結構材料，需要以下條件：1、變形溫度要低。溫度越低，獲得的晶粒越細小，而且隨著變形道次的增加，變形溫度要降低，因為細化的晶粒具有更好的塑性；2、應變量要大。應變量是大塑性變形的本質所在，一般應大于10以上；3、變形前后材料的形狀不改變。大塑性變形對模具強度有很高的要求，一次獲得大真應變比較困難，所以，實現反復的塑性變形是大塑性變形新技術開發和發展的重要參考準則之一；4、每道次應變量要足夠大。不單是強調總的累積應變量要大，每道次的應變量也要達到某一臨界應變量，才能獲得足夠多的位錯，得到位錯的臨界密度發生轉變，形成亞晶粒、位錯單元等，最終獲得大角度晶界的超細晶/納米結構材料。這也就是一個多世紀以來，工業生產中一直采用鍛造、軋制等壓力加工方法卻得不到超細晶粒的原因。

大塑性變形方法不但可以制備不同形狀尺寸的金屬、合金等大體積的試樣，而且可以克服其他方法，如粉末冶金法、球磨法等帶來的殘余空隙、雜質、界面氧化等缺點。大塑性變形材料一般具有以下特征：1、無污染；2、制備的超細晶/納米結構材料內部無殘留孔；3、整個材料結構均勻；4、無機械損傷和裂紋。

目前在材料加工技術領域研究中使用的等角徑模具主要是L形模腔，即兩通道相交呈L形，擠壓時胚料放入入口通道，從出口通道擠出，然后重新將胚料裝入入口通道進行反復擠壓，由于被擠出材料的彈性恢復以及形狀扭曲，在重復裝料時需要對擠出材料進行校正或者打磨；另外，由于目前使用的等角徑擠壓模具每道次擠壓產生的變形量主要取決于兩通道之間的夾角，想要獲得均勻、細小的超細晶往往需要多次擠壓，這些都嚴重降低了該方法的加工效率，限制了該方法的工業化應用。雖然提出了一些改進的措施，如采用S形、C形、U形等擠壓模具，但也存在一些缺陷，如變形路線單一等。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術存在的不足，提供一種人工勞動強度低、成本低、制備效率高的制備超細晶塊體材料的等通道擠壓模具。還相應提供一種采用該等通道擠壓模具制備超細晶塊體材料的方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種制備超細晶塊體材料的等通道擠壓模具，包括擠壓凹模和基座，所述擠壓凹模設有自外表面向內部延伸的六個擠壓通道，六個擠壓通道相交形成一正六面體型腔，各擠壓通道內滑設有一個沖頭，所述基座設有用于對擠壓凹模定位并能使任意一對分設于正六面體型腔相對兩側的擠壓通道按照設定形式布置的多位置定位機構，所述設定形式布置是：該對擠壓通道中有一個擠壓通道內的沖頭被多位置定位機構阻止向外滑動，該對擠壓通道中另一個擠壓通道處于能被外部擠壓件伸入對沖頭進行擠壓的角度。