一種制備塊體納米鋁鋰合金的新方法及裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種制備塊體納米鋁鋰合金的新方法及裝置，本發(fā)明的特點(diǎn)是通過(guò)劇烈塑性變形工藝改善鋁鋰合金的力學(xué)性能，所采用的劇烈塑性變形裝置是設(shè)計(jì)連續(xù)轉(zhuǎn)角模具通道，通道轉(zhuǎn)角之間依次旋轉(zhuǎn)90o進(jìn)入下一個(gè)轉(zhuǎn)角，能夠?qū)崿F(xiàn)Bc路徑實(shí)現(xiàn)等通道彎角連續(xù)擠壓，并且通過(guò)BC擠壓試樣后獲得的組織較為均勻，獲得等軸晶組織更為迅速。凹模采用的是一種倒鐘形二層組合預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，這樣不但可以有效地利用模具材料，還可以保證其承載能力。采用本發(fā)明可以有效的避免凹模的破裂，提高模具壽命并且提高了實(shí)驗(yàn)研究的效率，節(jié)省了時(shí)間和金錢(qián)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種制備塊體納米鋁鋰合金的新方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備塊體納米鋁鋰合金的新方法及裝置，尤其是涉及一種改進(jìn)的ECAP工藝Be路徑連續(xù)擠壓裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]Li是世界上最輕的金屬元素，其密度只有0.539/cm3,在鋁中每加入1%的Li，可使合金密度減小3%.彈性模量提高6%。由于鋁鋰合金具有低密度、高比強(qiáng)度、高比剛高、優(yōu)良的低溫性能、良好的耐腐蝕性能和卓越的超塑成型性能，用其取代常規(guī)鋁舍金，可使構(gòu)件質(zhì)量減輕15%，剛度提高15%?20%。鋁鋰合金被認(rèn)為是航空航天工業(yè)中的理想結(jié)構(gòu)材料。
[0003]目前鋁鋰合金已經(jīng)在軍用飛機(jī)、民用客機(jī)和直升飛機(jī)上使用或試用，主要用于機(jī)身框架、襟翼翼肋，垂直安定面、整流罩、進(jìn)氣道唇口、艙門(mén)、燃油箱等。
[0004]但是鋁鋰合金也存在一些問(wèn)題，如成本較高(鋁鋰合金的半成品價(jià)格在國(guó)外比普通鋁合金高21倍甚至更多)，金屬鋰的儲(chǔ)量少、提取難，生產(chǎn)工藝較復(fù)雜，生產(chǎn)過(guò)程需通入氬氣保護(hù)且冷作硬化速度快，短期處于較高溫度時(shí)，韌性下降嚴(yán)重等。近年來(lái)，由于鈦合金和復(fù)合材料在大飛機(jī)上的大量應(yīng)用，鋁鋰合金的前景可能不如預(yù)期的那么樂(lè)觀。因此，必須尋求新的技術(shù)和工藝方法，如劇烈塑性和精密模鍛等降低鋁鋰合金的成本，進(jìn)一步提高其性能，力求使鋁鋰合金得到更廣泛的應(yīng)用。
[0005]劇烈塑性變形可以使晶體材料的內(nèi)部組織細(xì)化至亞微米級(jí)甚至納米級(jí)，是材料表現(xiàn)出優(yōu)良的力學(xué)性能。目前已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)的劇烈塑性變形方法主要有高壓扭轉(zhuǎn)、累積疊車(chē)U等通道轉(zhuǎn)角擠壓變形及多向鍛造等，這些方法已廣泛的應(yīng)用于金屬材料等領(lǐng)域。等通道轉(zhuǎn)角擠壓工藝，即ECAP變形是其中最有效的細(xì)化晶粒的方法，受到了研究者的廣泛關(guān)注。等通道彎角擠壓工藝又包括A、Ba, B。、C四種路徑，路徑B。是指每道次擠壓后，試樣旋轉(zhuǎn)90°進(jìn)入下一道次，旋轉(zhuǎn)方向不改變，并且通過(guò)B。擠壓試樣后獲得的組織較為均勻，獲得等軸晶組織更為迅速。但傳統(tǒng)的ECAP裝置只能進(jìn)行單道次擠壓，并且需要人工進(jìn)行不同道次不同路徑之間的轉(zhuǎn)換，工作效率低下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是:針對(duì)上述存在的技術(shù)問(wèn)題，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)Bc路徑連續(xù)ECAP擠壓的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)既能實(shí)現(xiàn)鋁鋰合金的納米化，改善其力學(xué)性能，又能提高擠壓的工作效率。
[0007]為解決上述技術(shù)性問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:模具包括如下部件:1.下模板
2.導(dǎo)柱3.內(nèi)六角螺釘4.導(dǎo)套5.上模板6.凸模固定板7.定位圓柱銷(xiāo)8.凸模墊板
9.內(nèi)六角螺釘10.凸模11.凹模壓板12.凹模壓套13.凹模14.墊塊15.凹模墊板等組成。凹模模腔先由具有相同橫截面積的管道以90°相交接而成，再連接于制件形狀相同的型腔。
[0008]1.利用線切割技術(shù)將材料切割成直徑為12mm，長(zhǎng)度為40mm的試樣，并對(duì)試樣進(jìn)行完全退火；
2.將擠壓件放入型腔之前，先對(duì)模具進(jìn)行充分的潤(rùn)滑，放入擠壓件后，將模具和擠壓件同時(shí)預(yù)熱到一定溫度，擠壓完成以后，對(duì)擠壓件進(jìn)行去應(yīng)力退火；
3.由于凸模長(zhǎng)度有限，當(dāng)擠壓件完全進(jìn)入通道后，這時(shí)通過(guò)放入另一擠壓件推進(jìn)前個(gè)擠壓件的運(yùn)動(dòng)，直至擠壓件擠壓完成；
4.擠壓完成以后，對(duì)擠壓件進(jìn)行去應(yīng)力退火。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:等通道彎角擠壓工藝是劇烈塑性變形過(guò)程，而B(niǎo)。路徑又是可以是擠壓件獲得較為均勻組織的路徑，將兩者結(jié)合起來(lái)的裝置不但可以實(shí)現(xiàn)鋁鋰合金的劇烈塑性變形，還在原變形基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了 B。路徑的連續(xù)變形，既實(shí)現(xiàn)了塊狀鋁鋰合金的納米化，又減輕了操縱工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，拓寬了等通道彎角擠壓變形。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為一種具有預(yù)應(yīng)力組合凹模結(jié)構(gòu)的ECAP擠壓模具裝配圖；
圖2為圖1中的預(yù)應(yīng)力組合凹模結(jié)構(gòu)；
圖3為圖2中預(yù)應(yīng)力組合凹模俯視圖；
圖4為圖2中預(yù)應(yīng)力組合凹|旲左視圖；
上述圖中的標(biāo)記為:
圖1 一種具有預(yù)應(yīng)力組合凹模結(jié)構(gòu)的ECAP擠壓模具裝配圖的1.下模板2.導(dǎo)柱3.內(nèi)六角螺釘4.導(dǎo)套5.上模板6.凸模固定板7.定位圓柱銷(xiāo)8.凸模墊板9.內(nèi)六角螺釘
10.凸模11.凹模壓板12.凹模壓套13.凹模14.墊塊15.凹模墊板。
【具體實(shí)施方式】
[0011]從圖1所示本發(fā)明的模具裝配圖、圖2的預(yù)應(yīng)力組合凹模結(jié)構(gòu)、圖3的預(yù)應(yīng)力組合凹模俯視圖和圖4的預(yù)應(yīng)力組合凹模左視圖中擠壓通道設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)技巧可以看出，本發(fā)明主要有1.下模板2.導(dǎo)柱3.內(nèi)六角螺釘4.導(dǎo)套5.上模板6.凸模固定板7.定位圓柱銷(xiāo)8.凸模墊板9.內(nèi)六角螺釘10.凸模11.凹模壓板12.凹模壓套13.凹模14.墊塊15.凹模墊板等組成。在擠壓過(guò)程中將擠壓實(shí)驗(yàn)所用材料首先通過(guò)線切割下料，然后通過(guò)切削方法加工成直徑10mm，長(zhǎng)度為40mm的試樣，然后放入一種連續(xù)進(jìn)行ECAP的B。路徑擠壓的模具，ECAP模具設(shè)計(jì)不同于常規(guī)冷擠壓模具，本發(fā)明的ECAP模具能實(shí)現(xiàn)擠壓件側(cè)向連續(xù)擠出，需要在組合凹模及預(yù)應(yīng)力套圈中加工擠壓件擠出通道。在模具完成一次擠壓行程后，相當(dāng)于擠壓件進(jìn)行了 4次擠壓變形，且由于采用預(yù)應(yīng)力組合凹模結(jié)構(gòu)，模具壽命得到提高，提高了實(shí)驗(yàn)的成功率和擠壓效率。
[0012]本發(fā)明所采用的凹模連續(xù)通道結(jié)構(gòu)，均可采用現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明并不局限于上述所列舉的具體實(shí)施形式，凡本領(lǐng)域技術(shù)人員不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)所能得到的改進(jìn)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0013]本發(fā)明所需設(shè)備為機(jī)械壓力機(jī)或液壓機(jī)。
【權(quán)利要求】
1.一種能夠?qū)崿F(xiàn)B。路徑連續(xù)ECAP擠壓的模具結(jié)構(gòu)包括如下部件:下模板，導(dǎo)柱，內(nèi)六角螺釘，導(dǎo)套，上模板，凸模固定板，墊塊，定位圓柱銷(xiāo)，凸模墊板，內(nèi)六角螺釘，凸模，凹模壓板，凹模壓套，凹模和凹模墊板，其特征是:(a)該模具采用二層組合凹模預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，采用過(guò)盈配合的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)能夠大幅度提高模具強(qiáng)度；(b)本發(fā)明的ECAP模具能實(shí)現(xiàn)擠壓件側(cè)向連續(xù)擠出，在組合凹模及預(yù)應(yīng)力套圈中加工出擠壓件擠出通道，在模具完成一次擠壓行程后，擠壓件經(jīng)歷了 4次變形，之后再將擠壓件再放入模腔內(nèi)擠壓，如此反復(fù)連續(xù)擠出擠壓件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠?qū)崿F(xiàn)B。路徑連續(xù)ECAP擠壓的模具，其特征是:由于模具凹模的型腔結(jié)構(gòu)是在三維空間內(nèi)成一定角度的、橫截面積相同的管道相交接而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠?qū)崿F(xiàn)B。路徑連續(xù)ECAP擠壓的模具，其特征是:為了避免擠壓件毛刺較大的現(xiàn)象，預(yù)應(yīng)力套圈與凹模采用倒鐘形過(guò)盈配合，隨著擠壓力的增加能有效增加1旲具的過(guò)盈量，提聞?lì)A(yù)應(yīng)力，提聞1旲具壽命。
【文檔編號(hào)】B21C25/02GK103611752SQ201310607622
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】徐淑波, 劉婷, 景財(cái)年, 林曉娟, 黃麗麗, 鄭偉 申請(qǐng)人:山東建筑大學(xué)