[發明專利]一種制備高化學活性金屬細晶和超細晶材料的裝置及方法

在審

• 申請號: 202010853938.3
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112264473A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 李成杰;崔奇;劉振清;孫宏飛;陳軍;張新建;陳玉清
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院材料研究所
• 主分類號: B21C23/21
• 分類號: B21C23/21;B21C29/00;B21C29/04;B21C25/02;B21C23/02
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 孫杰

1.一種制備高化學活性金屬細晶和超細晶材料的裝置，其特征在于，所述裝置包括：

擠壓模具，由互相配合的上模具和下模具組成，所述上模具包括凸模，所述下模具包括能夠容納所述凸模的凹模，其中，所述凹模具有包括入口段、縮徑變徑段和出口段的容納腔，所述縮徑變徑段連接入口段和出口段并且能夠配合凸模的擠壓作用實現高化學活性金屬坯料從入口段到出口段移動過程中的擠壓變形；

冷卻套環，套設在所述下模具的凹模外并與凹模之間形成冷卻腔。

2.根據權利要求1所述制備高化學活性金屬細晶和超細晶材料的裝置，其特征在于，所述上模具還包括上模墊板和凸模固定板，所述凸模固定板安裝在上模墊板上，所述凸模通過凸模固定板實現可拆卸安裝，其中，所述凸模為具有柱狀結構的沖頭。

3.根據權利要求1所述制備高化學活性金屬細晶和超細晶材料的裝置，其特征在于，所述下模具還包括下模墊板，所述凹模和冷卻套環均固定在下模墊板上并且凹模下端與冷卻套環下端緊密配合，其中，所述下模墊板上均布有冷卻溝槽，所述冷卻溝槽與冷卻腔連通。

4.根據權利要求1所述制備高化學活性金屬細晶和超細晶材料的裝置，其特征在于，所述入口段的入口截面積與縮徑變徑段的出口截面積之比為2～25。

5.根據權利要求1所述制備高化學活性金屬細晶和超細晶材料的裝置，其特征在于，所述裝置還包括測溫單元，所述測溫單元的測溫部分插入至凹模內部以實現溫度檢測，其中，所述測溫單元為熱電偶。

6.一種利用權利要求1至5中任一項所述制備高化學活性金屬細晶和超細晶材料的裝置制備高化學活性金屬細晶和超細晶材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：將高化學活性金屬坯料放入冷卻劑中進行深冷處理，將冷卻劑注入所述裝置的冷卻腔中對擠壓模具進行預冷處理，待高化學活性金屬坯料和擠壓模具均達到各自預定溫度后進行保溫；

S2：將深冷處理后的高化學活性金屬坯料放入所述凹模的容納腔入口段中，控制凸模沿著預冷處理后的凹模的容納腔入口段移動并擠壓高化學活性金屬坯料經過縮徑變徑段發生擠壓變形，經容納腔出口段得到高化學活性金屬細晶和超細晶材料。

7.根據權利要求6所述制備高化學活性金屬細晶和超細晶材料的方法，其特征在于，在步驟S1之前，預先在高化學活性金屬坯料表面均勻包裹鋁箔膠帶，所述鋁箔膠帶的厚度為0.03mm～0.3mm，其中，所述高化學活性金屬為鑭系金屬/合金或錒系金屬/合金，優選為鈰金屬或鈰基合金。

8.根據權利要求6所述制備高化學活性金屬細晶和超細晶材料的方法，其特征在于，在步驟S1中，控制所述高化學活性金屬坯料的預定溫度為-196℃～-10℃，控制所述擠壓模具的預定溫度為-100℃～0℃，所述冷卻劑為液氮、干冰或液氦。

9.根據權利要求6所述制備高化學活性金屬細晶和超細晶材料的方法，其特征在于，在步驟S2之前，預先在所述凹模的容納腔中均勻涂覆油基石墨。

10.根據權利要求6所述制備高化學活性金屬細晶和超細晶材料的方法，其特征在于，在步驟S2中，控制所述凸模的移動速度為2mm/s～20mm/s，擠壓比為2～25。