專利名稱：制備大塊超細(xì)晶材料的鐓壓模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種材料加工技術(shù)領(lǐng)域的模具，尤其是一種制備大塊超細(xì)晶 材料的鐓壓模具。
技術(shù)背景近年來，采用大應(yīng)變方式直接制備塊體超細(xì)晶材料的大塑性變形技術(shù) (Severe Plastic Deformation, SPD)得到了快速的發(fā)展。但是，塊體材料的 組織均勻性和工藝的可控性一直是大塑性變形技術(shù)的主要問題。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國發(fā)明專利申請?zhí)?1104059.9，發(fā)明名 稱往復(fù)式擠壓成型方法及其加工裝置，該專利采用左擠壓筒與右擠壓筒構(gòu)成擠 壓容器，在左擠壓筒與右擠壓筒之間設(shè)有一雙向擠模，該雙向擠模具有至少一相 對狹小的窄道，將待加工的合金材料加熱至軟化溫度，于加工裝置中交互施以不 同方向壓力，得以搓揉合金材料，使形成微細(xì)結(jié)構(gòu)細(xì)化且均勻分布的合金。但是， 該技術(shù)的缺點在于集擠壓與鐓粗變形于一體，因此每道次變形量不能太大。其次， 由于擠壓和鐓粗變形都不可避免的造成中心應(yīng)變與邊緣應(yīng)變不等，因此在沒有足 夠大的應(yīng)變下，很難制備組織均勻的超細(xì)晶材料。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種制備大塊超細(xì)晶材料的 鐓壓模具，使其晶粒細(xì)化能力強(qiáng)、操作方便、結(jié)構(gòu)簡單、加工容易，實用面廣。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括擠壓沖頭、上模、下模。 連接關(guān)系為上模中有一豎直方形通孔，擠壓沖頭自由進(jìn)出該豎直方形通孔，擠壓沖頭進(jìn)入上模后與上模一起構(gòu)成上型腔，因此上型腔為一高度和長度尺寸大而 寬度尺寸小的豎直長方體。下模中有一長方體或圓柱體凹槽，上模和下模一起構(gòu) 成長方體或者圓柱體下型腔。所述下型腔為長方體時，其高度和寬度分別等于上型腔的寬度和長度，下型 腔的長度小于上型腔的高度。
所述下型腔為圓柱體時，其高度等于上型腔的寬度，下型腔的直徑等于上型 腔的長度而小于上型腔的高度。所述上模和下模通過銷釘定位和固定。所述擠壓沖頭通過動力設(shè)備自由進(jìn)出上模的豎直方形通孔。本發(fā)明采用金屬制作，在鐓壓過程中，待加工材料首先放入上型腔中，在擠 壓沖頭的作用下，材料高度方向受鐓尺寸減小而被逐漸壓入下型腔中，直到所有 材料完全進(jìn)入下型腔中，第一道次鐓壓變形結(jié)束，變形后的材料為高度較小的圓 柱體或者長方體。然后將擠壓沖頭退回，打開銷釘取出材料，將材料重新放入上 模與擠壓沖頭組成的上型腔中，進(jìn)行第二道次變形。因為上型腔和下型腔的巧妙 設(shè)計，第二次變形后的材料自動恢復(fù)到第一次變形后的形狀。反復(fù)以上過程，就 可以實現(xiàn)無限大應(yīng)變，得到超細(xì)晶材料。本發(fā)明通過巧妙設(shè)計上型腔和下型腔的形狀，使每道次鐓壓變形后材料恢復(fù) 到原來形狀，實現(xiàn)每道次大變形量的鐓壓變形，加工容易，實用面廣，可以制備 塊體金屬、粉末或高分子材料等超細(xì)晶材料，可以在室溫和高溫下變形。本發(fā)明 結(jié)構(gòu)簡單、晶粒細(xì)化能力強(qiáng)，可制備大塊的組織均勻的平均晶粒尺寸范圍為 100nm-l)Lim的超細(xì)晶材料。


圖l本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案 為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù) 范圍不限于下述的實施例。如圖1所示，本實施例包括擠壓沖頭l、上模2、銷釘5、下模6。連接關(guān)系為上模2中有一豎直方形通孔，擠壓沖頭1插入其中就構(gòu)成上型腔3，因此上型腔3為一高度和長度尺寸大而寬度尺寸小的豎直長方體。下模6中有一長方 體或者圓柱體凹槽，與上模2—起構(gòu)成長方體或者圓柱體下型腔4。所述下型腔4為長方體時，其高度和寬度分別等于上型腔3的寬度和長度， 下型腔4的長度小于上型腔3的高度5-15mm ，這樣鐓壓變形后的材料放入上型 腔3中就有5-15咖的擠壓沖頭1導(dǎo)向距離。
所述下型腔4為圓柱體時，其高度等于上型腔3的寬度，下型腔4的直徑等 于上型腔3的長度而小于上型腔3的高度5-15mm。所述上型腔3與下型腔4相通，并使材料在擠壓沖頭1力的作用下，在上型 腔3中鐓的同時被壓入下型腔4中，當(dāng)材料完全進(jìn)入下型腔4中后，恢復(fù)為變形 前的形狀。所述上模2和下模6通過銷釘5定位和固定。待加工材料首先放入上型腔3中，在擠壓沖頭1的作用下，材料高度方向受 鐓尺寸減小而被逐漸壓入下型腔4中，直到所有材料完全進(jìn)入下型腔4中，第一 道次鐓壓變形結(jié)束，變形后的材料為一圓柱體或者長方體。然后將擠壓沖頭1 退回，打開銷釘5取出材料，將材料重新放入上模2與擠壓沖頭1組成的上型腔 3中，進(jìn)行第二道次變形。第二次變形后的材料自動恢復(fù)到第一次變形后的形狀。 反復(fù)以上過程，就可以實現(xiàn)無限大應(yīng)變，制備出大塊的組織均勻的平均晶粒尺寸 范圍為lOOnm-lpm的超細(xì)晶材料。
權(quán)利要求
1、一種制備大塊超細(xì)晶材料的鐓壓模具，包括擠壓沖頭、上模、下模，其特征在于上模中有一豎直方形通孔，擠壓沖頭自由進(jìn)出該豎直方形通孔，擠壓沖頭進(jìn)入上模后與上模一起構(gòu)成上型腔，上型腔為一高度和長度尺寸大而寬度尺寸小的豎直長方體，下模中有一長方體或圓柱體凹槽，上模和下模一起構(gòu)成長方體或者圓柱體下型腔。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制備大塊超細(xì)晶材料的鐓壓模具，其特征是，所 述下型腔為長方體時，其高度和寬度分別等于上型腔的寬度和長度，下型腔的長 度小于上型腔的高度。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備大塊超細(xì)晶材料的鐓壓模具，其特征是，所述下型腔的長度小于上型腔的高度5-15mm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制備大塊超細(xì)晶材料的鐓壓模具，其特征是，所 述下型腔為圓柱體時，其高度等于上型腔的寬度，下型腔的直徑等于上型腔的長 度而小于上型腔的高度。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備大塊超細(xì)晶材料的鐓壓模具，其特征是，所 述下型腔的直徑小于上型腔的高度5-15mm。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制備大塊超細(xì)晶材料的鐓壓模具，其特征是，所 述上型腔與下型腔相通。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制備大塊超細(xì)晶材料的鐓壓模具，其特征是，所 述擠壓沖頭通過動力設(shè)備自由進(jìn)出上模的豎直方形通孔。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制備大塊超細(xì)晶材料的鐓壓模具，其特征是，所 述上模和下模通過銷釘定位和固定。
全文摘要
一種制備大塊超細(xì)晶材料的鐓壓模具，屬于材料加工領(lǐng)域。本發(fā)明包括擠壓沖頭、上模、下模，上模中有一豎直方形通孔，擠壓沖頭由動力設(shè)備連接可自由進(jìn)出該豎直方形通孔，擠壓沖頭進(jìn)入上模后與上模一起構(gòu)成上型腔，上型腔為一高度和長度尺寸大而寬度尺寸小的豎直長方體，下模中有一長方體或圓柱體凹槽，上模和下模一起構(gòu)成長方體或者圓柱體下型腔。本發(fā)明通過巧妙設(shè)計上型腔和下型腔的形狀，使每道次鐓壓變形后材料恢復(fù)到原來形狀，結(jié)構(gòu)簡單、晶粒細(xì)化能力強(qiáng)，可制備大塊的組織均勻的平均晶粒尺寸范圍為100nm-1μm的超細(xì)晶材料。
文檔編號B21C25/02GK101116880SQ200710045628
公開日2008年2月6日 申請日期2007年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月6日
發(fā)明者王渠東, 陳勇軍 申請人:上海交通大學(xué)