[發(fā)明專利]一種細晶試樣的高壓扭轉(zhuǎn)擠壓方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111149561.4
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113804559A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣理帥祎;方敏;張治民;王強
• 申請（專利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類號: G01N3/22
• 分類號: G01N3/22
• 代理公司: 廈門市天富勤知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 35244
• 代理人: 唐紹烈

本發(fā)明公開一種細晶試樣的高壓扭轉(zhuǎn)擠壓方法，包括以下步驟：首先，將一種高壓扭轉(zhuǎn)擠壓模具進行裝配，接著，各部件裝配好后，將試樣放入到環(huán)形空腔的圓形平面上，上砧座下壓并保壓，開啟旋轉(zhuǎn)控制機構(gòu)；最后，驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動傳動軸旋轉(zhuǎn)，通過主動齒輪和從動齒輪的嚙合，帶動疊層套件轉(zhuǎn)動，主動齒輪與從動齒輪之間的嚙合比i_n與角速度ω_n的關(guān)系式為：本發(fā)明降低傳統(tǒng)高壓扭轉(zhuǎn)加工制備樣品的力學(xué)性能、組織狀態(tài)沿試樣徑向分布不均勻，實現(xiàn)扭轉(zhuǎn)過程中試樣表面各點處的線速度一致，從而所制樣品具有更好的質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬塑性加工強化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種細晶試樣的高壓扭轉(zhuǎn)擠壓方法。

背景技術(shù)

高壓扭轉(zhuǎn)(HPT)作為一種加工強化方式，其主要由上砧座1’和下砧座2’組成，如圖1所示，上砧座1’嵌套在下砧座2’上部，先將試樣3’放置在兩個砧座之間，然后上砧座施加壓力P，下砧座旋轉(zhuǎn)提供剪切力，在壓力P的作用下，上砧座下降并將試樣壓緊，通常壓力P的大小在幾個GPa左右，這時通過下砧座的轉(zhuǎn)動給試樣施加剪切應(yīng)變，直到獲得所需應(yīng)變量。

從這個傳統(tǒng)HPT過程可以看出，HPT是通過靜水壓力、剪切力及摩擦力的共同作用來獲得超細晶材料。但是，根據(jù)現(xiàn)有的大量實驗表明，對于傳統(tǒng)整體下砧座的高壓扭轉(zhuǎn)法所制備的試樣，由于試樣表面上各點的線速度沿徑向分布不均勻，如圖2所示，隨著距試樣中心的距離L(以下簡稱中心距)增大，線速度V呈線性增大，這便造成試樣所受切應(yīng)變分布不均勻；致使表面硬度隨中心距L增大而增大，并且傳統(tǒng)HPT加工后試樣表面組織不均勻，形成微電偶腐蝕，加速合金溶解，致使HPT后的合金耐蝕性下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種細晶試樣的高壓扭轉(zhuǎn)擠壓方法，降低傳統(tǒng)高壓扭轉(zhuǎn)加工制備樣品的力學(xué)性能、組織狀態(tài)沿試樣徑向分布不均勻，實現(xiàn)扭轉(zhuǎn)過程中試樣表面各點處的線速度一致，從而所制樣品具有更好的質(zhì)量。

為達成上述目的，本發(fā)明的解決方案為：

一種細晶試樣的高壓扭轉(zhuǎn)擠壓方法，其步驟如下：

首先，將一種高壓扭轉(zhuǎn)擠壓模具進行裝配，該模具包括上砧座、下砧座、疊層套件和旋轉(zhuǎn)控制機構(gòu)，所述下砧座開設(shè)環(huán)形空腔，所述疊層套件包括芯軸和套接在芯軸上的筒形件組，所述筒形件組由若干個半徑遞增的筒形件沿徑向逐個疊加套接組成，所述芯軸和疊層套件的頂部構(gòu)成圓形平面，圓形平面配合在所述環(huán)形空腔的底部，所述上砧座配合置入在所述環(huán)形空腔的頂部，并沿軸向上下運動，上砧座和疊層套件之間供試樣放置；所述芯軸和每個所述筒形件的底部都設(shè)有從動齒輪，芯軸和筒形件的從動齒輪半徑由內(nèi)至外逐個遞增，且從動齒輪高度由內(nèi)至外逐個遞增，從而疊層套件的底部構(gòu)成錐形結(jié)構(gòu)；所述旋轉(zhuǎn)控制機構(gòu)設(shè)置在錐形結(jié)構(gòu)的一側(cè)，所述旋轉(zhuǎn)控制機構(gòu)包括驅(qū)動機構(gòu)、主動齒輪、傳動軸，所述傳動軸上從上至下套接主動齒輪，主動齒輪的數(shù)量等于芯軸和筒形件的數(shù)量之和，主動齒輪的半徑由上至下逐個遞增，主動齒輪與從動齒輪由上至下一一嚙合，所述傳動軸連接驅(qū)動機構(gòu)；

接著，各部件裝配好后，將試樣放入到環(huán)形空腔的圓形平面上，上砧座下壓并保壓，開啟旋轉(zhuǎn)控制機構(gòu)；

最后，驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動傳動軸旋轉(zhuǎn)，通過主動齒輪和從動齒輪的嚙合，帶動疊層套件轉(zhuǎn)動，主動齒輪與從動齒輪之間的嚙合比i_n與角速度ω_n的關(guān)系式為：

采用上述方案后，本發(fā)明的增益效果在于：

本發(fā)明采用同軸嵌套的多個獨立轉(zhuǎn)動的疊層套件代替?zhèn)鹘y(tǒng)整體下砧座，利用與砧座上的從動齒輪與主動齒輪之間的不同嚙合比與角速度ω_n的負相關(guān)關(guān)系實現(xiàn)下砧座的差速轉(zhuǎn)動，從而使試樣的各區(qū)域所受的切應(yīng)變均勻，所制得的試樣表面硬度、晶粒細化程度、表面組織沿徑向方向更均勻，以使試樣擁有更好的使用性能、耐腐蝕性能，為進一步成形最終工件提供質(zhì)量更好的加工強化坯料。

附圖說明