专利名称：制备大块超细晶材料的镦压模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种材料加工技术领域的模具，尤其是一种制备大块超细晶 材料的镦压模具。
技术背景近年来，采用大应变方式直接制备块体超细晶材料的大塑性变形技术 (Severe Plastic Deformation, SPD)得到了快速的发展。但是，块体材料的 组织均匀性和工艺的可控性一直是大塑性变形技术的主要问题。经对现有技术的文献检索发现，中国发明专利申请号01104059.9，发明名 称往复式挤压成型方法及其加工装置，该专利采用左挤压筒与右挤压筒构成挤 压容器，在左挤压筒与右挤压筒之间设有一双向挤模，该双向挤模具有至少一相 对狭小的窄道，将待加工的合金材料加热至软化温度，于加工装置中交互施以不 同方向压力，得以搓揉合金材料，使形成微细结构细化且均匀分布的合金。但是， 该技术的缺点在于集挤压与镦粗变形于一体，因此每道次变形量不能太大。其次， 由于挤压和镦粗变形都不可避免的造成中心应变与边缘应变不等，因此在没有足 够大的应变下，很难制备组织均匀的超细晶材料。发明内容本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种制备大块超细晶材料的 镦压模具，使其晶粒细化能力强、操作方便、结构简单、加工容易，实用面广。本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括挤压冲头、上模、下模。 连接关系为上模中有一竖直方形通孔，挤压冲头自由进出该竖直方形通孔，挤压冲头进入上模后与上模一起构成上型腔，因此上型腔为一高度和长度尺寸大而 宽度尺寸小的竖直长方体。下模中有一长方体或圆柱体凹槽，上模和下模一起构 成长方体或者圆柱体下型腔。所述下型腔为长方体时，其高度和宽度分别等于上型腔的宽度和长度，下型 腔的长度小于上型腔的高度。
所述下型腔为圆柱体时，其高度等于上型腔的宽度，下型腔的直径等于上型 腔的长度而小于上型腔的高度。所述上模和下模通过销钉定位和固定。所述挤压冲头通过动力设备自由进出上模的竖直方形通孔。本发明采用金属制作，在镦压过程中，待加工材料首先放入上型腔中，在挤 压冲头的作用下，材料高度方向受镦尺寸减小而被逐渐压入下型腔中，直到所有 材料完全进入下型腔中，第一道次镦压变形结束，变形后的材料为高度较小的圆 柱体或者长方体。然后将挤压冲头退回，打开销钉取出材料，将材料重新放入上 模与挤压冲头组成的上型腔中，进行第二道次变形。因为上型腔和下型腔的巧妙 设计，第二次变形后的材料自动恢复到第一次变形后的形状。反复以上过程，就 可以实现无限大应变，得到超细晶材料。本发明通过巧妙设计上型腔和下型腔的形状，使每道次镦压变形后材料恢复 到原来形状，实现每道次大变形量的镦压变形，加工容易，实用面广，可以制备 块体金属、粉末或高分子材料等超细晶材料，可以在室温和高温下变形。本发明 结构简单、晶粒细化能力强，可制备大块的组织均匀的平均晶粒尺寸范围为 100nm-l)Lim的超细晶材料。
图l本发明的结构示意图具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案 为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护 范围不限于下述的实施例。如图1所示，本实施例包括挤压冲头l、上模2、销钉5、下模6。连接关系为上模2中有一竖直方形通孔，挤压冲头1插入其中就构成上型腔3，因此上型腔3为一高度和长度尺寸大而宽度尺寸小的竖直长方体。下模6中有一长方 体或者圆柱体凹槽，与上模2—起构成长方体或者圆柱体下型腔4。所述下型腔4为长方体时，其高度和宽度分别等于上型腔3的宽度和长度， 下型腔4的长度小于上型腔3的高度5-15mm ，这样镦压变形后的材料放入上型 腔3中就有5-15咖的挤压冲头1导向距离。
所述下型腔4为圆柱体时，其高度等于上型腔3的宽度，下型腔4的直径等 于上型腔3的长度而小于上型腔3的高度5-15mm。所述上型腔3与下型腔4相通，并使材料在挤压冲头1力的作用下，在上型 腔3中镦的同时被压入下型腔4中，当材料完全进入下型腔4中后，恢复为变形 前的形状。所述上模2和下模6通过销钉5定位和固定。待加工材料首先放入上型腔3中，在挤压冲头1的作用下，材料高度方向受 镦尺寸减小而被逐渐压入下型腔4中，直到所有材料完全进入下型腔4中，第一 道次镦压变形结束，变形后的材料为一圆柱体或者长方体。然后将挤压冲头1 退回，打开销钉5取出材料，将材料重新放入上模2与挤压冲头1组成的上型腔 3中，进行第二道次变形。第二次变形后的材料自动恢复到第一次变形后的形状。 反复以上过程，就可以实现无限大应变，制备出大块的组织均匀的平均晶粒尺寸 范围为lOOnm-lpm的超细晶材料。
权利要求
1、一种制备大块超细晶材料的镦压模具，包括挤压冲头、上模、下模，其特征在于上模中有一竖直方形通孔，挤压冲头自由进出该竖直方形通孔，挤压冲头进入上模后与上模一起构成上型腔，上型腔为一高度和长度尺寸大而宽度尺寸小的竖直长方体，下模中有一长方体或圆柱体凹槽，上模和下模一起构成长方体或者圆柱体下型腔。
2、 根据权利要求l所述的制备大块超细晶材料的镦压模具，其特征是，所 述下型腔为长方体时，其高度和宽度分别等于上型腔的宽度和长度，下型腔的长 度小于上型腔的高度。
3、 根据权利要求2所述的制备大块超细晶材料的镦压模具，其特征是，所述下型腔的长度小于上型腔的高度5-15mm。
4、 根据权利要求l所述的制备大块超细晶材料的镦压模具，其特征是，所 述下型腔为圆柱体时，其高度等于上型腔的宽度，下型腔的直径等于上型腔的长 度而小于上型腔的高度。
5、 根据权利要求4所述的制备大块超细晶材料的镦压模具，其特征是，所 述下型腔的直径小于上型腔的高度5-15mm。
6、 根据权利要求l所述的制备大块超细晶材料的镦压模具，其特征是，所 述上型腔与下型腔相通。
7、 根据权利要求l所述的制备大块超细晶材料的镦压模具，其特征是，所 述挤压冲头通过动力设备自由进出上模的竖直方形通孔。
8、 根据权利要求l所述的制备大块超细晶材料的镦压模具，其特征是，所 述上模和下模通过销钉定位和固定。
全文摘要
一种制备大块超细晶材料的镦压模具，属于材料加工领域。本发明包括挤压冲头、上模、下模，上模中有一竖直方形通孔，挤压冲头由动力设备连接可自由进出该竖直方形通孔，挤压冲头进入上模后与上模一起构成上型腔，上型腔为一高度和长度尺寸大而宽度尺寸小的竖直长方体，下模中有一长方体或圆柱体凹槽，上模和下模一起构成长方体或者圆柱体下型腔。本发明通过巧妙设计上型腔和下型腔的形状，使每道次镦压变形后材料恢复到原来形状，结构简单、晶粒细化能力强，可制备大块的组织均匀的平均晶粒尺寸范围为100nm-1μm的超细晶材料。
文档编号B21C25/02GK101116880SQ200710045628
公开日2008年2月6日 申请日期2007年9月6日 优先权日2007年9月6日
发明者王渠东, 陈勇军 申请人:上海交通大学