專利名稱：制備超細(xì)晶材料的c形等通道往復(fù)擠壓模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是一種模具，尤其是一種制備超細(xì)晶材料的C形等通道往復(fù)擠壓模具，屬于材料加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
受航空航天、交通運輸、住宅建筑、機(jī)械電子、信息產(chǎn)業(yè)和國防軍工等國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)需求的牽引，對高比強(qiáng)度、高比剛度等高性能結(jié)構(gòu)材料的需求日益增加，發(fā)展超細(xì)晶材料是開發(fā)與制備高比強(qiáng)度、高比剛度等高性能結(jié)構(gòu)材料的重要方法之一。大塑性變形技術(shù)(簡稱SPD)，具有強(qiáng)烈的晶粒細(xì)化能力，可以直接將材料的內(nèi)部組織細(xì)化到亞微米乃至納米級，已被國際材料學(xué)界公認(rèn)為是制備塊體納米和超細(xì)晶材料的最有前途的方法。最近幾年，大塑性變形技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，主要有等通道轉(zhuǎn)角擠壓、高壓扭轉(zhuǎn)、往復(fù)擠壓等。其中，等通道轉(zhuǎn)角擠壓和高壓扭轉(zhuǎn)由于其優(yōu)良的細(xì)化能力而發(fā)展最為迅猛，但是高壓扭轉(zhuǎn)由于制備材料體積小而應(yīng)用受到限制，其他工藝也各存在明顯的不足。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，Y.Iwahashi等人在《Scripta Material》(材料導(dǎo)報，1996，35143-146)上發(fā)表的“principle of equal-channel angularpressing for the processing of ultra-fine grained materials”(制備超細(xì)晶材料的等通道轉(zhuǎn)角擠壓原理)一文中，介紹了等通道轉(zhuǎn)角擠壓制備超細(xì)晶材料的原理，擠壓模具內(nèi)有兩個截面相等的通道，兩通道以一定的角度相交，擠壓時，材料在沖頭的作用下經(jīng)過兩通道的轉(zhuǎn)角處，產(chǎn)生局部大剪切塑性變形。采用該技術(shù)具有如下特點①可以制備大體積材料；②材料在擠壓前后橫截面形狀和面積不改變，故多次反復(fù)擠壓可使各次變形的應(yīng)變量累積迭加，從而得到相當(dāng)大的總應(yīng)變量；③細(xì)化能力強(qiáng)，經(jīng)過該工藝加工的材料晶粒大小約為100nm～200nm，但是，該技術(shù)最大的缺點是不能實現(xiàn)連續(xù)擠壓，所以生產(chǎn)效率低，現(xiàn)在還罕見工業(yè)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種制備超細(xì)晶材料的C形等通道往復(fù)擠壓模具，使其具有晶粒細(xì)化能力強(qiáng)、操作方便、結(jié)構(gòu)簡單、可連續(xù)擠壓的優(yōu)點。
本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本實用新型包括上沖頭、下沖頭、提手、螺栓、凹模、C形等通道擠壓型腔。凹模從中心線對稱分為兩半，兩半分別設(shè)有一半C形等通道擠壓模腔，依靠均勻分布的螺栓組合成C形等通道擠壓型腔。在凹模中沿分形面設(shè)有上模腔、下模腔和C形模腔，上、下模腔截面積相等、形狀一樣、中心線在一條直線上，形狀為方形或者圓形，上、下模腔之間用C形模腔相連，C形模腔與上、下模腔截面積相等、形狀一樣，采用光滑圓弧過渡，和上、下模腔一起構(gòu)成C形等通道擠壓型腔，在上、下模腔處分別設(shè)有一個油壓式?jīng)_頭即上沖頭、下沖頭。凹模上設(shè)有提手。
本實用新型采用金屬制作金屬型C形等通道往復(fù)擠壓模具，提手是為了方便模具的搬動而設(shè)計的，凹模在擠壓前預(yù)熱至要求溫度。本實用新型的技術(shù)核心在于C形等通道擠壓型腔。在擠壓過程中，材料在上沖頭的作用下，沿上模腔進(jìn)入C形模腔，發(fā)生漸變的剪切塑性變形，繼續(xù)向下擠壓，材料從C形模腔，進(jìn)入下模腔，同樣發(fā)生剪切變形，恢復(fù)為原來的形狀，擠壓后的材料在下模腔的下沖頭作用下，反向壓回，完成一個動作循環(huán)。重復(fù)以上的過程，直至獲得所要的應(yīng)變?yōu)橹梗@時移去上沖頭或者下沖頭，就可以將材料擠出成型。原則上說這一過程可以無限次的進(jìn)行下去，從而獲得無限大的應(yīng)變，獲得細(xì)小均勻的等軸晶粒。
本實用新型具有顯著的晶粒細(xì)化效果，金屬型模具結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，實用面廣，可以制備純金屬、合金、鋼、金屬間化合物、陶瓷基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、高分子材料、半導(dǎo)體等超細(xì)晶材料，也可以制備難變形金屬，如鎂合金等，只是需要提高該凹模的加熱溫度或者在C形模腔處采用較大的圓弧半徑，實現(xiàn)了往復(fù)擠壓技術(shù)和等通道轉(zhuǎn)角擠壓技術(shù)的完美結(jié)合，實現(xiàn)連續(xù)的擠壓，生產(chǎn)效率高。


圖1本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖圖2為圖1所示A-A剖面圖
具體實施方式
如圖1和圖2所示，本實用新型包括上沖頭1、提手2、下沖頭3、螺栓4、凹模5、C形等通道擠壓型腔6。其連接關(guān)系為凹模5從中心線對稱分為兩半，兩半分別設(shè)有一半C形等通道擠壓型腔，依靠均勻分布的螺栓4組合成C形等通道擠壓型腔6，在凹模5中沿分形面設(shè)有上模腔7、下模腔8和C形模腔9，上、下模腔7、8之間用C形模腔9相連，在上、下模腔7、8處分別設(shè)有一個油壓式?jīng)_頭即上沖頭1、下沖頭3。凹模5上設(shè)有提手2。
上、下模腔7、8截面積相等、形狀一樣、中心線在一條直線上，形狀為方形或者圓形，在上、下模腔7、8之間用C形模腔9相連，C形模腔9與上、下模腔7、8截面積相等、形狀一樣，采用光滑圓弧過渡，和上、下模腔7、8一起構(gòu)成C形等通道擠壓型腔。
權(quán)利要求1.一種制備超細(xì)晶材料的C形等通道往復(fù)擠壓模具，包括上沖頭(1)、提手(2)、下沖頭(3)、螺栓(4)、凹模(5)，其特征在于，還包括C形等通道擠壓型腔(6)，其連接關(guān)系為凹模(5)從中心線對稱分為兩半，兩半分別設(shè)有一半C形等通道擠壓型腔，依靠螺栓(4)組合成C形等通道擠壓型腔(6)，在凹模(5)中沿分形面設(shè)有上模腔(7)、下模腔(8)和C形模腔(9)，上、下模腔(7、8)之間用C形模腔(9)相連，在上、下模腔(7、8)處分別設(shè)有上沖頭(1)、下沖頭(3)，凹模(5)上設(shè)有提手(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備超細(xì)晶材料的C形等通道往復(fù)擠壓模具，其特征還在于，上、下模腔(7、8)截面積相等、形狀一樣、中心線在一條直線上，形狀為方形或者圓形，在上、下模腔(7、8)之間用C形模腔(9)相連，C形模腔(9)與上、下模腔(7、8)截面積相等、形狀一樣，采用光滑圓弧過渡，和上、下模腔(7、8)一起構(gòu)成C形等通道擠壓型腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備超細(xì)晶材料的C形等通道往復(fù)擠壓模具，其特征是，上沖頭(1)、下沖頭(3)為油壓式?jīng)_頭，螺栓(4)均勻分布。
專利摘要一種制備超細(xì)晶材料的C形等通道往復(fù)擠壓模具，屬于材料加工領(lǐng)域。本實用新型包括上沖頭、下沖頭、提手、螺栓、凹模、C形等通道擠壓型腔。凹模從中心線對稱分為兩半，兩半分別設(shè)有一半C形等通道擠壓模腔，依靠均勻分布的螺栓組合成C形等通道擠壓型腔，在凹模中沿分形面設(shè)有上模腔、下模腔和C形模腔，在上、下模腔之間用C形模腔相連，在上、下模腔處分別設(shè)有上沖頭、下沖頭，凹模上設(shè)有提手。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、晶粒細(xì)化能力強(qiáng)、實現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)。
文檔編號B21C25/00GK2757953SQ20042011496
公開日2006年2月15日 申請日期2004年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月29日
發(fā)明者王渠東, 陳勇軍, 翟春泉, 丁文江 申請人:上海交通大學(xué)