專利名稱：一種適宜于等徑角擠壓方法制備塊體納米晶材料的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有加熱裝置的生產(chǎn)超細(xì)晶材料的模具，尤其是一種適宜于等徑角擠壓方法制備塊體納米晶材料的裝置。
背景技術(shù)：
等徑角擠壓(ECAP)方法是以純剪切方式實(shí)現(xiàn)塊體材料大塑性變形的成形技術(shù)，它消除了冷壓合成超細(xì)晶試樣中的大量微孔隙，避免研磨過程中引入的雜質(zhì)，制備出三維大尺寸的致密超細(xì)晶材料。ECAP在特別設(shè)計(jì)的模具中進(jìn)行。ECAP過程中，試件與模具通道緊密配合且與模壁潤滑良好。在壓力的作用下，試件通過兩通道的交叉處時(shí)，經(jīng)受剪切變形，實(shí)現(xiàn)多晶材料的晶粒細(xì)化。
該技術(shù)中已有的ECAP模具結(jié)構(gòu)均為由螺栓固定的分離式設(shè)計(jì)，典型結(jié)構(gòu)如圖1所示兩塊截面相等的對(duì)稱分模1，其內(nèi)開有擠壓通道2，由螺栓通過螺栓孔3固定在工作臺(tái)上。這種結(jié)構(gòu)的模具有3個(gè)缺點(diǎn)(1)螺栓軸向受力，易產(chǎn)生變形。由于ECAP過程中的徑向壓力很大，軸向受力的螺栓會(huì)產(chǎn)生變形而使模具分離，影響試件的變形，嚴(yán)重者會(huì)發(fā)生模具炸開的現(xiàn)象，存在安全隱患；(2)現(xiàn)有的ECAP模具結(jié)構(gòu)在裝配和試件脫模時(shí)均存在很大困難，操作不便，甚至在脫模時(shí)會(huì)使試件產(chǎn)生附加變形；(3)目前的模具只能在室溫下進(jìn)行操作，溫度不能調(diào)控，不適用于低溫條件下難變形的材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是改進(jìn)ECAP的模具結(jié)構(gòu)，優(yōu)化模具的受力方式和裝配方法，使之在生產(chǎn)實(shí)際中操作方便，安全可靠，加熱溫度可控，能夠?qū)崿F(xiàn)多晶材料的晶粒細(xì)化，獲得超細(xì)晶結(jié)構(gòu)或納米晶結(jié)構(gòu)材料。
本發(fā)明的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種適宜于等徑角擠壓方法制備塊體納米晶材料的模具，它由外模5，內(nèi)模8，頂桿1，脫模桿(孔)7和加熱裝置組成，其特征在于內(nèi)模8和外模5之間的配合錐度為2～6°；內(nèi)模8由平模3與凹模2構(gòu)成一倒錐臺(tái)；兩者之間采用銷釘插入銷孔4定位；內(nèi)模8的凹模2上開有擠壓通道6，所有的剪切變形力均由凹模2承受。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果1.改變了模具的受力方式，由雙模塊承受剪切變形力變?yōu)閱文K承受剪切變形力，使得導(dǎo)致晶粒細(xì)化的剪切變形量不會(huì)因模具受力分離而受影響，保證了模具的安全使用；2.改變了模具的裝配方式，模具由螺栓連接改為內(nèi)模8與外模5組合裝配，保證了內(nèi)、外模的組合精密度和兩者分離方便。
3.由于受力方式的變化，模具的加工、裝配變得更為簡便、精確，無需更換備件，提高了模具的使用壽命和生產(chǎn)效率；4.平模3和凹模2構(gòu)成的內(nèi)模8通過銷釘4定位，既保證了裝配精度，又使拆裝簡便；5.脫模桿(孔)7解決了試件脫模難的問題，其操作簡便；6.模具的加熱保溫裝置，使工藝更為穩(wěn)定可靠。


圖1已有的制備塊體納米晶體材料裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2本發(fā)明制備塊體納米晶體材料裝置的樣品圖；
圖3圖2的內(nèi)模8分解示意圖；圖4納米晶結(jié)構(gòu)的透射電子顯微像；
具體實(shí)施例方式首先用加熱裝置對(duì)模具進(jìn)行加溫，升至預(yù)定溫度時(shí)，將試樣放入通道6，保溫一定時(shí)間使試樣溫度達(dá)到模具溫度，置入頂桿1，通過壓機(jī)對(duì)其進(jìn)行擠壓。然后對(duì)試樣和通道內(nèi)壁進(jìn)行潤滑，減小模具與試樣表面的摩擦，潤滑劑為MoS2+s石墨油劑；試樣完全通過通道彎角后，冷卻至室溫，先將內(nèi)模從外模中取出；再用脫模桿將試樣從通道頂出。隨后可對(duì)試樣進(jìn)行不同路徑和不同道次的擠壓，過程同前。
利用本裝置對(duì)超高壓合成制備Al-Ni-Y合金進(jìn)行了ECAP處理，并采用JEOL.JEM-100CX II透射電子顯微鏡對(duì)ECAP處理后合金的微觀組織和形貌進(jìn)行了檢測分析，結(jié)果表明，合金晶粒得到了有效細(xì)化，獲得了均勻，致密的納米晶結(jié)構(gòu)，其電子顯微像如圖4所示。
本發(fā)明與現(xiàn)有的模具相比，其優(yōu)點(diǎn)和積極效果充分體現(xiàn)在以往對(duì)模具進(jìn)行加熱時(shí)，是先將模具連同試樣在電爐中加熱，再轉(zhuǎn)移至壓機(jī)上進(jìn)行擠壓，而本發(fā)明則可在壓機(jī)上實(shí)現(xiàn)模具和試樣的加熱，并能保溫，這樣就使工藝變得更為可靠，操作也更為簡單；設(shè)計(jì)改變了模具的裝配方式，模具由螺栓連接改為內(nèi)外模組合裝配，使模具的使用更加安全可靠，拆裝簡便；改變了模具的受力方式，由雙模塊承受剪切變形力變?yōu)閱文K承受剪切變形力，使得導(dǎo)致晶粒細(xì)化的剪切變形量不會(huì)因模具受力分離而受影響，同時(shí)保證了模具使用的安全問題。
由于受力方式的變化，模具的加工、裝配變得更為簡便、精確，無需更換條件。同時(shí)可提高模具的使用壽命、安全性和生產(chǎn)效率。
權(quán)利要求
1.一種適宜于等徑角擠壓方法制備塊體納米晶材料的裝置，它由外模5，內(nèi)模8，頂桿1，脫模桿(孔)7和加熱裝置組成，其特征在于內(nèi)模8和外模5之間的配合錐度為2～6°；內(nèi)模8由平模3與凹模2構(gòu)成一倒錐臺(tái)；兩者之間采用銷釘插入銷孔4定位；內(nèi)模8的凹模2上開有擠壓通道6，所有的剪切變形力均由凹模2承受。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種有加熱裝置的生產(chǎn)超細(xì)晶材料的模具，尤其是一種適宜于等徑角擠壓方法制備塊體納米晶材料的裝置。它由外模5，內(nèi)模8，頂桿1，脫模桿(孔)7和加熱裝置組成，其特征在于內(nèi)模8和外模5之間的配合錐度為2～6°；內(nèi)模8由平模3與凹模2構(gòu)成一倒錐臺(tái)；兩者之間采用銷釘插入銷孔4定位；內(nèi)模8的凹模2上開有擠壓通道6，所有的剪切變形力均由凹模2承受。在實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明操作方便，安全可靠，加熱溫度可控，能夠?qū)崿F(xiàn)多晶材料的晶粒細(xì)化，獲得超細(xì)晶結(jié)構(gòu)或納米晶結(jié)構(gòu)材料。
文檔編號(hào)C21D8/00GK1704485SQ20041002327
公開日2005年12月7日 申請(qǐng)日期2004年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月3日
發(fā)明者劉詠, 劉祖銘, 蔣炳炎, 郭晟 申請(qǐng)人:中南大學(xué)