提供塑性區(qū)擠壓的制作方法
【專利摘要】提供了一種塑性區(qū)擠壓。首先，壓縮機(jī)可以在原料中產(chǎn)生摩擦熱以使原料處于原料的塑性區(qū)。接著，輸送機(jī)可以從壓縮機(jī)接收處于其塑性區(qū)的原料并從壓縮機(jī)輸送處于其塑性區(qū)的原料。接下來，模具可以從輸送機(jī)接收處于其塑性區(qū)的原料并擠壓該原料以形成絲線。
【專利說明】提供塑性區(qū)擠壓
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請主張2013年3月15日提出申請的美國申請N0.13 / 832，255的優(yōu)先權(quán)，該申請通過引用在此全文并入供參考。
[0003]版權(quán)
[0004]這里包括的材料中的包括版權(quán)的所有權(quán)利都?xì)w屬于 申請人:并且是 申請人:的財產(chǎn)。 申請人:持有并保留這里包括的材料中的所有權(quán)利，并且授予對僅與授予專利的復(fù)制品有關(guān)的再現(xiàn)材料的許可，并不用于其它目的。

【背景技術(shù)】
[0005]擠壓是用于產(chǎn)生固定橫截面輪廓的物體的過程。材料被推動或牽引通過期望剖面的模具。因為材料僅遇到壓縮和剪切應(yīng)力，因此擠壓提供產(chǎn)生具有復(fù)雜剖面的物體的能力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]提供該
【發(fā)明內(nèi)容】
以簡化形式引入以下在【具體實施方式】中被進(jìn)一步描述的原理的選擇。該
【發(fā)明內(nèi)容】
不是旨在確定所主張的主題的特征或基本特征。該
【發(fā)明內(nèi)容】
也不用于限制所主張的主題的保護(hù)范圍。
[0007]可以提供一種塑性區(qū)擠壓。首先，壓縮機(jī)可以在原料中產(chǎn)生摩擦熱以使原料處于原料的塑性區(qū)中。接著，輸送機(jī)可以從壓縮機(jī)接收處于其塑性區(qū)的原料并從壓縮機(jī)輸送在其塑性區(qū)的原料。接下來，模具可以從輸送機(jī)接收處于塑性區(qū)的原料并擠壓該原料以形成絲線。
[0008]上述總體描述和以下詳細(xì)說明兩者提供示例并且僅是示例性的。因此，上述總體描述和以下詳細(xì)說明將不被認(rèn)為是限制性的。進(jìn)一步地，除了這里提出的設(shè)置，還可以提供特征或改變。例如，實施例可以涉及在詳細(xì)描述中所述的各種特征組合和子組合。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]并入本公開并構(gòu)成本公開的一部分的附圖示出了本發(fā)明的各種實施例。在附圖中:
[0010]圖1顯示擠壓系統(tǒng)；
[0011]圖2顯示摩擦擠壓系統(tǒng)；
[0012]圖3顯示由加工芯片產(chǎn)生的絲線；
[0013]圖4顯示在鋁2618合金矩陣中分散的不連續(xù)SiC微粒；
[0014]圖5顯示摩擦攪拌過程；
[0015]圖6顯示FSP區(qū)域的剖視圖；
[0016]圖7顯示通過FSP使Al2O3顆粒在純Al基體中的均勻分散；
[0017]圖8顯示涉及用于本發(fā)明的實施例和涉及熔化、鑄造和軋制/擠壓的當(dāng)前技術(shù)的由可回收廢品形成可比較的最終產(chǎn)品的階段；
[0018]圖9顯示根據(jù)本發(fā)明的實施例的經(jīng)由擠壓過程制造的最終產(chǎn)品的示例；
[0019]圖10顯示用于產(chǎn)生一百萬公噸產(chǎn)品的能量消耗；
[0020]圖11顯示塑性區(qū)擠壓系統(tǒng)；
[0021]圖12顯示塑性區(qū)擠壓系統(tǒng)；
[0022]圖13顯示由塑性區(qū)擠壓系統(tǒng)制造而成的絲線的剖面；
[0023]圖14顯示由塑性區(qū)擠壓系統(tǒng)制造而成的絲線的剖面；以及
[0024]圖15顯示段塞。

【具體實施方式】
[0025]以下詳細(xì)說明參照附圖。不管怎樣，在附圖中使用相同的附圖標(biāo)記，并且以下描述表示相同或類似的元件。雖然可以描述本發(fā)明的實施例，但是修改、改進(jìn)及其它實施方案也是可以的。例如，可以對附圖中所示的元件進(jìn)行替換、添加或修改，并且可以通過對所公開的方法進(jìn)行替換、重新排序或添加階段來修改這里所述的方法。因此，以下詳細(xì)說明不限制本發(fā)明。
[0026]對于美國國內(nèi)金屬發(fā)生器(例如，鋼、鋁合金、鈦合金)，由于多種原因，再循環(huán)廢棄材料是重要的。首先，大大考慮了與作為工業(yè)廢料被處置的廢金屬有關(guān)的環(huán)境問題。還存在減少國內(nèi)天然礦物資源的問題，這與近幾年來工業(yè)化制造的廢金屬的充足和持續(xù)堆積相反。主要驅(qū)動力可能在于經(jīng)濟(jì)?？梢愿畠r、更快并且更加能量有效地再利用，而不是由礦石進(jìn)行制造。另外，對于再循環(huán)來說，資金設(shè)備成本可以較低。例如，再循環(huán)鋁可能僅需要大約使用由礦石進(jìn)行制造的資金設(shè)備成本的10%。具有主要使用廢料作為原料的EAF熔爐的小型軋鋼機(jī)與基于一體式軋制機(jī)的大BOF相比構(gòu)造成本也不貴。
[0027]美國的能量工業(yè)技術(shù)計劃部門(ITP)實施了調(diào)查大多數(shù)能量密集型工業(yè)部門的能量消耗的一連串研究。對于鋼鐵行業(yè)和鋁行業(yè)-美國兩個最大的金屬制造行業(yè)來說，將廢品轉(zhuǎn)換成可用產(chǎn)品已經(jīng)變成制造的主要來源。
[0028]自從20世紀(jì)60年代，美國的再循環(huán)鋁廢品已經(jīng)在總制造的噸位和百分比兩方面增長。在2000年，美國制造的幾乎一半(48.5%)的鋁金屬由回收材料制造。類似趨勢存在于鋼鐵行業(yè)。鋼鐵已經(jīng)變成最大的回收材料，且美國三分之二的鋼鐵當(dāng)前由廢品制造。每年有上千萬的汽車被報廢，并且來自這些汽車的報廢廢品被返回到煉鋼廠。
[0029]熔化供給原料可能是金屬再循環(huán)中主要的能效屏障?？傊?，熔化和熔化處理操作可能是所有后熔煉過程中的最大能量密集。熱能可以用于將廢品從環(huán)境溫度加熱到遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過熔點。相當(dāng)大一部分熱能可能被消耗以克服與熔化相關(guān)聯(lián)的熔合的潛熱。當(dāng)前熔化過程的熱效率可能還比較低。對于鋼來說，使用100%廢品裝料的EAF熔煉的最好的實際能量使用大約為6.7MBtu /鑄件噸，大約是理論最小能量的五倍。用于鋁來說，比值是2.50kffh /kg至0.33kWh / kg-實際使用大約為理論最小值的7.6倍。
[0030]廢料的再循環(huán)已經(jīng)變成較重要的來源，并且未來生產(chǎn)中將發(fā)揮極其重要的作用，并且美國轉(zhuǎn)向再循環(huán)主導(dǎo)金屬制造市場的工業(yè)金屬的制造表示美國的原料材料的基本變化。這種轉(zhuǎn)移還提供重新認(rèn)識如何以更大的能效、環(huán)境益處和產(chǎn)品質(zhì)量由可循環(huán)物制造金屬的機(jī)遇的窗口。
[0031]圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的用于提供塑性區(qū)擠壓的塑性區(qū)擠壓系統(tǒng)100。如圖1所示，這些液體可以使用離心機(jī)與金屬分離，從旦括一種金屬、多種任何金屬或一種或多種(口，原料可以包括銅和鋁兩者。在常規(guī)系統(tǒng)融銅的量具有限制。根據(jù)本發(fā)明的實施例，:可以被構(gòu)造成用于平衡鋁的強(qiáng)度和輕質(zhì)與以增加原料的導(dǎo)電性。
3收或可回收物質(zhì)。在常規(guī)系統(tǒng)的情況下，回收材料除去物質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，發(fā)，從而避免與去漆相關(guān)聯(lián)的成本。雖然這生，但是該絲線可以用在這不是重點的情況以被添加到原料。例如，氧化鋁的納米顆全線的強(qiáng)度和導(dǎo)電性。然而，添加的納米顆線的強(qiáng)度、導(dǎo)電性、熱膨脹性或任何物理或,絲線的材料必須被加熱至少直到該材料熔路徑。本發(fā)明的實施例可以使用金屬再循環(huán)的摩擦擠壓和納米顆粒加強(qiáng)表面的摩擦攪拌處理。
[0038]摩擦擠壓
[0039]摩擦擠壓可以是直接固態(tài)金屬轉(zhuǎn)換過程。圖2中顯示了摩擦擠壓。填充有削屑210 (例如，加工碎片或金屬粉末)的旋轉(zhuǎn)室205可以在軸向載荷215下被施加到柱塞220上并且被擠壓?？扇廴?40位于柱塞220與削屑210之間。另外，柱塞220可以包括孔口或模具245。由軸向擠壓流中的相對運動和初始限制產(chǎn)生的摩擦熱和壓力允許在不需要外部加熱源的情況下形成塑化層225。通過在該層中的高應(yīng)變速率塑性變形生成軟化用于混合和固結(jié)的材料的相當(dāng)大的熱量。相對局部加熱影響過渡帶230可以使塑化層與可以保持停滯在室205內(nèi)的被壓縮的削屑210分離。通過繼續(xù)生成塑化層225并逐漸消耗削屑210，實心棒235可以靜流體地被擠壓通過模具245。從能量消耗的觀點來看，因為相當(dāng)大的溫度升高可能局限于薄塑化層225，因此到環(huán)境的熱損失可能顯著地低于加熱爐的熱損失。
[0040]如圖3所示，直徑為3mm并且?guī)酌组L的實心Al-Mg合金絲線可以例如由機(jī)械加工碎片310制造而成?？梢詫崿F(xiàn)良好的機(jī)械性能和大于99.8%的壓實性(作為密度的測量值)。簡單的180°的手彎曲測試和拉伸測試可以證明所完成的棒的整體性。拉伸測試可以實現(xiàn)130MPa。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以進(jìn)行擴(kuò)大的熱機(jī)械變形以生產(chǎn)機(jī)械合金化材料。鋁粉末2618和40%微米尺寸的金剛砂可以用作原料。根據(jù)本發(fā)明的實施例，大多數(shù)處理材料可以被生產(chǎn)成具有合理的外觀，因此可以實現(xiàn)原料材料的至少部分固結(jié)和轉(zhuǎn)換。圖4顯示在試驗進(jìn)行中形成的金屬基體復(fù)合棒的縱剖面。分散的不連續(xù)的SiC微?？梢跃鶆虻胤植荚阡X2618合金基體中。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的實施例，由摩擦擠壓形成的產(chǎn)品可以是圓形絲線/棒。然而，可以通過使用不同的模具和柱塞設(shè)計制造其它形式或形狀的產(chǎn)品。此外，如果例如通過對由多個摩擦擠壓階段制造的枉料進(jìn)行額外的熱擠壓/成型/軋制而對根據(jù)本發(fā)明的實施例的過程按比例放大，則對最終產(chǎn)品的尺寸沒有障礙限制。
[0043]摩擦攪拌處理
[0044]根據(jù)本發(fā)明的實施例，摩擦攪拌處理(FSP)可以將納米尺寸的氧化物顆粒并入到鋁基體中以形成機(jī)械合金化的堅硬且堅固的納米復(fù)合表層。FSP可以包括摩擦攪拌焊接的變形。在FSP中(例如，圖5)，旋轉(zhuǎn)工具505可以被推靠在正在被處理的工件510上，使得旋轉(zhuǎn)工具505的銷515被掩埋在工件510中，并且工具臺肩525與工件的表面520完全接觸。在處理期間，工件材料的在工具臺肩525下方的柱中的溫度相當(dāng)大地增加，但是在材料的熔點以下，這相當(dāng)大地是由于旋轉(zhuǎn)工具505和工件510的接觸面處的摩擦加熱和高應(yīng)變速率變形。溫度增加可以軟化材料并允許旋轉(zhuǎn)工具505朝向銷515的后側(cè)機(jī)械攪拌軟化后的材料以用于固結(jié)和機(jī)械合金化。在其它熱機(jī)械變形過程中不容易實現(xiàn)的FSP的高應(yīng)變速率和廣泛材料流/變形可以產(chǎn)生具有獨特或迅速改進(jìn)的特性的微細(xì)結(jié)構(gòu)。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的實施例，達(dá)到20 %體積分?jǐn)?shù)的納米尺寸Al2O3顆粒可以均勻地分散并與鋁基體機(jī)械合金化以形成強(qiáng)度被大大增加的納米復(fù)合材料。Al-Al2O3納米復(fù)合材料與基準(zhǔn)比對金屬的抗壓強(qiáng)度相比可以具有更高數(shù)量級的抗壓強(qiáng)度。耐磨性可以為幾個數(shù)量級高。圖6顯示摩擦攪拌處理后的Al-Al2O3納米復(fù)合表層和最終均勻分布的納米氧化物顆?？梢赃m用于合成依賴于機(jī)械合金原理的高護(hù)運輸系統(tǒng)的輕質(zhì)金屬基體復(fù)合材料、用于米晶狀)大塊材料和用于核能系統(tǒng)的氧化本XI處理、以及諸如II八1金屬互化物和/
5它機(jī)械合金或納米材料合成過程相比較，[產(chǎn)來說可以更加容易地按比例放大。通過模具的適當(dāng)設(shè)計和相關(guān)處理條件制造
1:消耗、操作成本和設(shè)備成本的金屬回收處的相關(guān)性和顯著性在以下被進(jìn)一步論述?；锛捌渌沾晌⒘７稚Ⅲw加強(qiáng)的工程材子數(shù)，在加強(qiáng)材料中，與微米尺寸顆粒相比，間距和歐羅萬硬化作用降低。因為氧化物1軍，因此加強(qiáng)材料可以保持其強(qiáng)度直到溫度超聲波能的外部能量場以破壞聚集并將納米顆粒均勻地混合在熔融金屬中的努力。
[0057]根據(jù)本發(fā)明的實施例的DSSMC可以提供一種制造納米工程材料的方法。均勻分散可以在金屬基體中提供更高體積分?jǐn)?shù)(達(dá)到20%)的納米顆粒。摩擦擠壓與FSP和基于結(jié)合過程的其它廣泛使用的摩擦經(jīng)歷相同的變形和冶金結(jié)合原理。其所有都可以依賴于摩擦加熱和極端熱機(jī)械處理變形以將材料攪拌、混合、機(jī)械合金化、和冶金固結(jié)和合成在一起。摩擦擠壓可以提供使用摩擦攪拌固結(jié)的原理制造大塊材料的實際方法。
[0058]本發(fā)明的實施例可以提供:
[0059]?不同形狀的產(chǎn)品。
[0060].經(jīng)由DSSMC形成的納米工程大塊材料(實心絲線)。
[0061]?共同回收不同類型的招合金(例如，5xxx系列和6xxx系列)。
[0062]雖然DSSMC可以再利用和轉(zhuǎn)換各種工業(yè)金屬，但是本節(jié)中的分析將限于兩種金屬:鋁合金和鋼，其中對于鋁合金和鋼來說，轉(zhuǎn)換DSSMC技術(shù)的普遍應(yīng)用預(yù)計具有最高能量、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境沖擊。DSSMC可以應(yīng)用于尤其在用于模具和柱塞的工具材料上的鋼產(chǎn)品。
[0063]對受DSSMC技術(shù)的應(yīng)用的能量、經(jīng)濟(jì)、和環(huán)境沖擊的分析可以被分成兩部分。第一部分描述分析中使用的程序、參考和假設(shè)。第二部總結(jié)分析結(jié)果。
[0064]圖8顯示將廢品轉(zhuǎn)換成近終形產(chǎn)品(final Near Net-shape producuts)的當(dāng)前技術(shù)的基本操作步驟和新技術(shù)的比較。
[0065]當(dāng)前某準(zhǔn)摶術(shù)
[0066]二次鋁產(chǎn)品-整個由回收鋁廢品制造的鋁-是作為當(dāng)前基準(zhǔn)技術(shù)(例如，傳統(tǒng)的)的示例。二次鋁產(chǎn)品可以包括許多主要操作。廢品首先在爐中被熔化，鑄造成大鑄塊、枉料、T形棒、厚片或條帶，最后被軋制、擠壓或以其它方式形成部件和有用產(chǎn)品。二次鋁行業(yè)是當(dāng)前巨大的視場，超過50 %的國內(nèi)制造的鋁產(chǎn)品由鋁廢制造而成。
[0067]小型軋鋼機(jī)可以包括用于鋼制造的傳統(tǒng)的系統(tǒng)。小型軋鋼機(jī)可以包括電弧爐、方坯連鑄機(jī)和能夠制造長產(chǎn)品(桿、棒、段等)的軋機(jī)。小型軋鋼機(jī)使用100%的廢品裝料并制造作為最終產(chǎn)品的桿和棒條。因此，輸入和輸出在直接轉(zhuǎn)換和小型軋鋼轉(zhuǎn)換過程中是相同的。
[0068]與通過當(dāng)前基準(zhǔn)技術(shù)在以上描述的產(chǎn)品相比，根據(jù)本發(fā)明的實施例的DSSMC過程可以在單個步驟中由可回收廢品制造近終形產(chǎn)品。
[0069]圖8顯示涉及對于本發(fā)明的實施例815和當(dāng)前技術(shù)820由可回收廢品810制造相應(yīng)的最終產(chǎn)品805的步驟。當(dāng)前技術(shù)820可以包括熔化可回收廢品810的爐825。被熔化的可回收廢品可以被鑄造830成鋼錠。鋼錠然后可以經(jīng)由軋制835或擠壓840形成最終產(chǎn)品 805。
[0070]圖9顯不最終產(chǎn)品805的一個不例。本發(fā)明的實施例可以用于擠壓復(fù)雜的物體。例如，圖9顯示具有第一內(nèi)部棒910、第二內(nèi)部棒915、第三內(nèi)部棒920、和第四內(nèi)部棒925的圓柱形桿905。在制造期間，多個室可以填充有削屑，并且多個模具可以用于形成圓柱形桿905、第一內(nèi)部棒910、第二內(nèi)部棒915、第三內(nèi)部棒920、和第四內(nèi)部棒925。例如，第一室可以填充有削屑和具有能夠擠壓第一內(nèi)部棒910、第二內(nèi)部棒915、第三內(nèi)部棒920、和第四內(nèi)部棒925的第一模具。第二室可以填充有相同金屬/合金、或不同金屬/合金的削屑，并具有擠壓圓柱形桿905的第二模具。根據(jù)本發(fā)明的實施例，在單個擠壓期間，圓柱形桿905和第一內(nèi)部棒910、第二內(nèi)部棒915、第三內(nèi)部棒920、和第四內(nèi)部棒925都可以形成。
[0071]操作示例
[0072]分析討稈
[0073]能量分析可以包括兩個主要步驟。第一步驟可以包括確定當(dāng)前基準(zhǔn)技術(shù)(傳統(tǒng)的)和根據(jù)本發(fā)明的實施例的單位能耗。這包括確定當(dāng)前和根據(jù)本發(fā)明的實施例的理論最小能量需求、對于美國工業(yè)來說當(dāng)前基準(zhǔn)技術(shù)的實際平均能量使用和根據(jù)本發(fā)明的實施例的估算能量使用。為了確保正確的能量和環(huán)境計算，可以確定“過程能量在過程設(shè)備(現(xiàn)場能量)處使用的能量。其不包括在非現(xiàn)場公共設(shè)施(例如，發(fā)電和傳輸損失)處產(chǎn)生的能量損失。
[0074]在第二步驟中，可以從市場調(diào)研中獲得適當(dāng)?shù)拿绹鴩鴥?nèi)鋁和鋼產(chǎn)品圖。來自第一步驟的單位能量使用數(shù)據(jù)和來自第二步驟的統(tǒng)計年制造數(shù)據(jù)可以用于例如到來自DOE ITP的節(jié)能計算工具(GPRA2004EXcel分布表)的輸入以確定新技術(shù)的整體能量、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境益處。
[0075]單位能暈消耗比較
[0076]當(dāng)前基準(zhǔn)(傳統(tǒng) )技術(shù)的能暈使用
[0077]可以從DOE報告獲得當(dāng)前基準(zhǔn)技術(shù)的能量使用。通常，在鋁或鋼制造的不同階段使用各種燃料。Choate和Green的研究提供了在鋁回收中使用的能量的詳細(xì)計算。根據(jù)該研究，用于制造最終的近終形產(chǎn)品的能量使用是:
[0078]
總能量=鑄塊鑄造 + (2.75 *熱軋+ 2.75 *冷軋+ 1.72 *擠壓)
kg IS —..、】U6^72
[0079]在該公式中，假設(shè)用于軋制和擠壓的鑄錠的百分比與年軋制和擠壓產(chǎn)品率成比例:275萬公噸用于熱軋，275萬公噸用于冷軋，以及172萬公噸用于擠壓。用于鋼回收的實際能量(小型軋鋼機(jī)中的EAF爐)根據(jù)Stubbles的研究以類似的方式被估算。
[0080]在表1中示出了平均實際單元能耗圖和當(dāng)前(傳統(tǒng)的)技術(shù)和新技術(shù)(本發(fā)明的實施例)的理論最小能量需求、以及本發(fā)明的實施例的估算的能量使用。從Choate和Green獲得鋁的理論最小能量要求，并從Fruehan的研究獲得鋼的理論最小能量要求。
[0081]本發(fā)明的實施例可以使用的能暈使用
[0082]本發(fā)明的實施例的單位能耗例如被如下估算。在DSSMC過程中，摩擦可以用于驅(qū)動局部化變形和加熱。摩擦加熱和高應(yīng)變速率塑性變形兩者導(dǎo)致被處理區(qū)域的溫度的增加。因此，可以由處理區(qū)域中的溫度升高估算能量輸入?？梢酝ㄟ^塑性加工由絕熱加熱確定最小理論能量:
[0083]Δ// = ,Mi
[0084]其中Cp被處理材料的比熱容，以及T2是處理溫度.基于材料的典型的熱鍛溫度，鋁合金的處理溫度被假設(shè)為450°C，鋼的處理溫度被假設(shè)為1300°C。鋁和鐵的平均比熱分別為0.9和0.45。
[0085]新技術(shù)的能效被假設(shè)為50%。該圖基于新技術(shù)主要是機(jī)械變形過程的事實。根據(jù)Choate和Green，用于軋制和擠壓的電動/液壓系統(tǒng)的效率為75%?？梢约僭O(shè)較低的效率金的納米顆粒和/或微細(xì)結(jié)構(gòu)可以基本上邑是不局限于強(qiáng)度、導(dǎo)電性、熱膨脹性、延展
！性區(qū)擠壓系統(tǒng)，該塑性區(qū)擠壓系統(tǒng)可以擠丨勺納米顆粒和/或微細(xì)結(jié)構(gòu)的絲線，其中所絲線內(nèi)。如果納米顆?；蚝辖鸨患訜岬狡涠穼⒎謱拥桨{米顆粒或合金的相應(yīng)層；施例塑性區(qū)擠壓系統(tǒng)可以使包括不同合金勺固態(tài)的“塑性區(qū)”，而不是被充分加熱到液:擠壓系統(tǒng)混合正處于其塑性區(qū)的原料(可壓系統(tǒng)從原料擠壓的任何絲線可以包括第所述第一合金和所述第二合金可以大致均供塑性區(qū)擠壓的塑性區(qū)擠壓系統(tǒng)。如圖11述輸送機(jī)包括基部1105和輪1110。塑性區(qū)I具1120。壓縮機(jī)1115可以包括柱塞1125每壓縮機(jī)1115最近的端部可以用作用于原給到壓縮機(jī)1115中的容器(例如，例如通趕換室1130中的柱塞連續(xù)地重復(fù))。
5可以是任選的，并且輸送機(jī)可以被構(gòu)造成！:于原料1135的塑性區(qū)。此外，可以通過模
~提供塑性區(qū)擠壓的塑性區(qū)擠壓系統(tǒng)1200。俞送機(jī)，所述輸送機(jī)包括基部1205和螺桿,1200可以進(jìn)一步包括壓縮機(jī)1215和模具；0。壓縮機(jī)1215可以被構(gòu)造成用于在原料235的塑性區(qū)。模具1220可以被構(gòu)造成用:壓原料1235以形成絲線1240。螺桿1210丨累紋1250、和第三螺紋1255)。根據(jù)本發(fā)明丨的)間隔士可以大于(第二螺紋1250與
X在壓縮機(jī)1215中。一旦壓縮機(jī)1215接收塑性區(qū)擠壓系統(tǒng)(例如，系統(tǒng)1100或系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)的嵌合體示出了包括原料1135或原:絲線1140和絲線1240內(nèi)。這些各種元素?、不同類型的金屬(或金屬合金〉、和放在認(rèn)使原料(例如原料1135或原料1235)處日結(jié)構(gòu)之間的粘附力可以較高。如果納米顆米顆粒或合金的材料將分層到包括納米顆金(例如，第一合金和第二合金)的原料可的實施例可以制造如圖14所示的可以包括⑴)。如圖14所示，絲線可以包括第一微觀1410。第一微觀結(jié)構(gòu)1400可以包括第一合可以包括第二合金。
科1235)處于其塑性區(qū)并且未被熔化，因此與第二微觀結(jié)構(gòu)1405之間以及第一微觀結(jié)背離本發(fā)明的情況下，可以以包括通過重新排序階段和/或插入或刪除階段的任何方式修改所公開的方法的階段。雖然說明書包括示例，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍由以下權(quán)利要求表示。此外，雖然已經(jīng)以具體到結(jié)構(gòu)特征和/或方法動作的語言描述了說明書，但是權(quán)利要求不局限于上述特征或動作。相反，上述具體特征和動作作為本發(fā)明的實施例的示例被公開。
【權(quán)利要求】
1.一種系統(tǒng)，包括: 被構(gòu)造成用于接收原料的壓縮機(jī)； 輸送機(jī)，所述輸送機(jī)被構(gòu)造成用于: 從壓縮機(jī)接收原料，和 從壓縮機(jī)輸送原料；以及 模具，所述模具被構(gòu)造成用于: 從輸送機(jī)接收原料，和 擠壓原料以形成絲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中壓縮機(jī)包括室和柱塞。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中柱塞被構(gòu)造成用于在室中旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中輸送機(jī)包括輪和基部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中輪被構(gòu)造成用于旋轉(zhuǎn)以將原料從壓縮機(jī)輸送到模具。
6.根據(jù)權(quán)利 要求4所述的系統(tǒng)，其中輸送機(jī)包括在輪與基部之間被構(gòu)造成用于從壓縮機(jī)接收原料的空間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中輪與基部之間的空間從壓縮機(jī)朝向模具逐漸減小。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中輸送機(jī)包括螺桿和基部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中螺桿被構(gòu)造成用于在基部中旋轉(zhuǎn)以將原料從壓縮機(jī)輸送到模具。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中螺桿包括第一螺紋、第二螺紋、和第三螺紋，第一螺紋與第二螺紋和第三螺紋相比較更靠近壓縮機(jī)，第三螺紋與第一螺紋和第二螺紋相比較更靠近模具，第二螺紋在第一螺紋與第三螺紋之間，第一螺紋與第二螺紋之間的間隔大于第二螺紋與第三螺紋之間的間隔。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中被構(gòu)造成用于從壓縮機(jī)輸送原料的輸送機(jī)包括被構(gòu)造成用于混合原料的輸送機(jī)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中原料包括以下中的至少兩種:第一合金、第二合金、第一納米顆粒和第二納米顆粒。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中壓縮機(jī)被構(gòu)造成用于在原料中生成摩擦熱以使原料處于原料的塑性區(qū)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中輸送機(jī)被構(gòu)造成用于在原料中生成摩擦熱以使原料處于原料的塑性區(qū)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中模具被構(gòu)造成用于在原料中生成摩擦熱以使原料處于原料的塑性區(qū)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中: 原料至少包括第一合金和第二合金；和 絲線包括第一微觀結(jié)構(gòu)和第二微觀結(jié)構(gòu)，且在第一微觀結(jié)構(gòu)與第二微觀結(jié)構(gòu)之間具有聞?wù)掣搅Α?br> 17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中:原料包括金屬和納米粒子；和 絲線包括大致均勻地分布在絲線內(nèi)的金屬和納米顆粒的微細(xì)結(jié)構(gòu)。
18.一種方法，包括以下步驟: 在原料中生成摩擦熱以使原料處于原料的塑性區(qū)； 在輸送機(jī)處接收處于其塑性區(qū)的原料； 通過輸送機(jī)輸送處于其塑性區(qū)的原料； 在模具處從輸送機(jī)接收處于其塑性區(qū)的原料；以及 通過模具擠壓原料以形成絲線。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中在原料中生成摩擦熱的步驟包括: 通過包括室和柱塞的壓縮機(jī)在原料中生成摩擦熱。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中在原料中生成摩擦熱的步驟包括:當(dāng)柱塞在室內(nèi)部旋轉(zhuǎn)時，通過壓縮機(jī)在原料中生成摩擦熱。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟: 當(dāng)柱塞在室內(nèi)部旋轉(zhuǎn)時 ，通過壓縮機(jī)混合原料。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中通過輸送機(jī)輸送處于其塑性區(qū)的原料的步驟包括: 通過包括輪和基部的輸送機(jī)進(jìn)行輸送，其中輪與基部之間的空間在壓縮機(jī)與模具之間逐漸減小。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中通過輸送機(jī)輸送處于其塑性區(qū)的原料的步驟包括: 通過包括螺桿和基部的輸送機(jī)進(jìn)行輸送，其中螺桿包括第一螺紋、第二螺紋和第三螺紋，第一螺紋與第二螺紋和第三螺紋相比較更靠近壓縮機(jī)，第三螺紋與第一螺紋和第二螺紋相比較更靠近模具，第二螺紋在第一螺紋與第三螺紋之間，第一螺紋與第二螺紋之間的間隔大于第二螺紋與第三螺紋之間的間隔。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中輸送處于其塑性區(qū)的原料的步驟包括: 當(dāng)原料正在由輸送機(jī)輸送時通過輸送機(jī)混合原料。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中通過輸送機(jī)混合原料的步驟包括:混合包括以下材料中的至少兩種的原料: 第一合金、第二合金、第一納米顆粒和第二納米顆粒。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中通過輸送機(jī)混合原料的步驟包括: 混合包括以下材料中的至少兩種的原料: 第一合金、第二合金、第一納米顆粒和第二納米顆粒，其中第一納米顆粒包括以下材料中的至少一種: 氧化鋁、碳化硅、銅和碳納米管。
27.—種系統(tǒng),包括: 壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)被構(gòu)造成用于在原料中生成摩擦熱以使原料處于原料的塑性區(qū)，所述原料包括第一合金和第二合金； 輸送機(jī)，所述輸送機(jī)被構(gòu)造成用于: 從壓縮機(jī)接收處于其塑性區(qū)的原料，和從壓縮機(jī)輸送處于其塑性區(qū)的原料，其中被構(gòu)造成用于從壓縮機(jī)輸送處于其塑性區(qū)的原料的輸送機(jī)包括被構(gòu)造成用于混合原料中的第一合金和第二合金的輸送機(jī)；和模具，所述模具被構(gòu)造成用于: 從輸送機(jī)接收處于其塑性區(qū)的原料，和 擠壓原料以形成包括第一合金和第二合金的微細(xì)結(jié)構(gòu)的絲線，所述第一合金和第二合金大致均勻地分布在絲線內(nèi)。
【文檔編號】B21C33/00GK104043669SQ201410099126
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月15日
【發(fā)明者】曼基拉尤·文卡塔·基蘭, 馮志力, 戴維·斯坦·A, 余珍珍 申請人:南線有限責(zé)任公司