[發(fā)明專利]一種形變驅(qū)動(dòng)擠壓制備復(fù)合絲材或棒材的裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210031572.0
• 申請(qǐng)日: 2022-01-12
• 公開（公告）號(hào): CN114346241B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬(wàn)龍;劉景麟;黃體方;黃永憲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F3/00
• 分類號(hào): B22F3/00;B22F3/20;C22C1/05;B22F5/12;B22F5/00;H01B1/02;H01B1/04;H01B13/00
• 代理公司: 黑龍江龍權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23224
• 代理人: 姜有維

本發(fā)明涉及復(fù)合絲材或棒材的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種形變驅(qū)動(dòng)擠壓制備復(fù)合絲材或棒材的裝置及方法。裝置包括存料模具、上模具和擠壓模具，所述存料模具設(shè)置在上模具上，擠壓模具插入存料模具，擠壓模具能夠相對(duì)存料模具旋轉(zhuǎn)。方法包括以下步驟：用螺栓將存料模具與上模具緊固，用螺栓將上模具與下模具相連接并固定于工作臺(tái)上；將混合碳材料的銅粉放置于存料模具內(nèi)部，在存料模具中材料的上部放置與存料模具內(nèi)徑相同的銅片；本發(fā)明中使得多種碳材料在基體內(nèi)部形成三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)復(fù)合材料的導(dǎo)電性能，擠壓模具賦予材料發(fā)生塑性變形作用，打破材料表面產(chǎn)生的氧化膜，并分布于基體內(nèi)部，形成強(qiáng)化相，提升金屬材料強(qiáng)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合絲材或棒材的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種形變驅(qū)動(dòng)擠壓制備復(fù)合絲材或棒材的裝置及方法。

背景技術(shù)

金屬絲材以及棒材具有優(yōu)異的機(jī)械性能、導(dǎo)熱導(dǎo)電性能以及工藝性，已經(jīng)廣的應(yīng)用于隨著現(xiàn)代工業(yè)、電子技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)于金屬絲材以及棒材的性能提出了更高的要求，不僅要具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，還要求具有較高的力學(xué)性能。常規(guī)狀態(tài)下，材料導(dǎo)電性能提升以及力學(xué)性能提升方面具有一定的沖突性，難以實(shí)現(xiàn)兩者的兼顧。如何實(shí)現(xiàn)多性能的綜合提升已經(jīng)成為目前的研究重點(diǎn)。以銅合金為例，其理想指標(biāo)為抗拉強(qiáng)度600MPa以上，電導(dǎo)率高于80％IACS，髙強(qiáng)度高導(dǎo)電銅合金在電子信息產(chǎn)業(yè)，國(guó)防軍工，高鐵，汽車，冶金，電真空器件和電器工程等高新技術(shù)領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景。

碳材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能以及較高的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率、低的熱膨脹系數(shù)、耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿和耐高溫氧化等特性。目前，碳納米管和石墨烯等碳材料的制備已日趨完善，被認(rèn)為是制備高性能復(fù)合材料的理想增強(qiáng)相，將碳材料添加到金屬材料基體中，可有效提高材料的強(qiáng)度、硬度、耐磨性及熱穩(wěn)定性等，但復(fù)合帶來的電性能的下降也不容忽視。

形變驅(qū)動(dòng)擠壓技術(shù)具有賦予材料大塑性形變以及熱作用，在復(fù)合材料制備過程中可以將碳材料均勻的分布與金屬材料基體內(nèi)部，并且在形變驅(qū)動(dòng)作用下金屬材料的晶粒會(huì)得到明顯的細(xì)化，材料的強(qiáng)度會(huì)得到極大地提升。此外，多種混合碳材料在攪拌作用下會(huì)發(fā)生空間的三維互聯(lián)結(jié)構(gòu)，極大的提升材料的導(dǎo)電能力。在擠壓作用下形成的材料，碳材料在延伸方向上具有一定的取向性，進(jìn)一步提升材料的導(dǎo)電性能。因此，形變驅(qū)動(dòng)擠壓成形可有效的制備兼顧材料多種優(yōu)良性能于一體的復(fù)合材料。

發(fā)明內(nèi)容

現(xiàn)有技術(shù)中將碳材料均勻的分布與金屬材料基體內(nèi)部，這樣的金屬材料強(qiáng)度一般并且導(dǎo)電能力一般，為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足金屬材料強(qiáng)度一般和導(dǎo)電能力一般的問題，本發(fā)明提供一種形變驅(qū)動(dòng)擠壓制備復(fù)合絲材或棒材的裝置及方法，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服金屬材料強(qiáng)度一般并且導(dǎo)電能力一般的問題，多種碳材料在基體內(nèi)部形成三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)，為電子的傳到提供快速通道，增強(qiáng)復(fù)合材料的導(dǎo)電性能，擠壓模具賦予材料發(fā)生塑性變形作用，劇烈的塑性變形作用會(huì)打破材料表面產(chǎn)生的氧化膜，并分布于基體內(nèi)部，形成強(qiáng)化相，提升金屬材料強(qiáng)度。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種形變驅(qū)動(dòng)擠壓制備復(fù)合絲材或棒材的裝置，包括存料模具、上模具和擠壓模具，所述存料模具設(shè)置在上模具上，擠壓模具插入存料模具，擠壓模具能夠相對(duì)存料模具旋轉(zhuǎn)。

一種形變驅(qū)動(dòng)擠壓制備復(fù)合絲材或棒材的方法，包括以下步驟：

步驟一：用螺栓將存料模具與上模具緊固，用螺栓將上模具與下模具相連接并固定于工作臺(tái)上；將混合碳材料的金屬粉放置于存料模具內(nèi)部，在存料模具中材料的上部放置與存料模具內(nèi)徑且與基體材料相同的金屬片；

步驟二：調(diào)整工裝使擠壓模具外徑與存料模具的內(nèi)徑同軸，擠壓模具旋轉(zhuǎn)下扎，旋轉(zhuǎn)速度為100～5000rpm；下扎速度為2～500mm/min；下扎深度低于填充材料的高度；成形過程中始終保持循環(huán)水冷系統(tǒng)處理工作狀態(tài)；

步驟三：擠壓模具達(dá)到預(yù)設(shè)位置后，以2～500mm/min的速度回抽，退出存料模具；停止擠壓模具旋轉(zhuǎn)，卸載擠壓模具，取出成形零件；