专利名称：一种金属基复合材料变通道转角挤压装置的制作方法
技术领域：
[0001]本实用新型涉及一种金属基复合材料变通道转角挤压装置，属于材料技术领域。
背景技术：
颗粒增强金属基复合材料具有高的比强度和比模量，耐高温性能好，耐磨损性能与阻尼性能好，导电导热性能好，热膨胀系数小，尺寸稳定性好，而且不吸湿、不老化、无放气污染等，在航空航天工业，机械工业，冶金工业和电子信息工业得到广泛的应用。目前制备较大块体金属基复合材料的主要方法有熔体搅拌铸造复合法、半固态搅拌铸造复合法、液相浸渗复合法、原生铸造复合法、共喷射沉积复合法和粉末冶金复合法等。在这些制备工艺中，由于复合材料制备过程中增强相陶瓷颗粒或短纤维的作用，使得复合材料中有的基体相组织粗大，形成枝晶偏析，有的产生一定量的气孔和缩孔，减小金属基复合材料的致密度，使基体相的力学性能下降，从而降低了这些方法制备的金属基复合材料的强度和塑韧性。目前的金属材料等通道转角挤压工艺，材料在转角挤压前后的尺寸(例如直径)不变，转角挤压可实现材料的强塑性剪切变形，挤压过程中，金属晶粒通过剪切面时，流动方向改变，从而受到剪切作用，在应变相等的情况下，等通道转角挤压破碎枝晶的效果更好，能细化金属材料晶粒。通过增大变形程度(增加挤压道次)更利于新晶粒形核数目增多，从而达到细化晶粒的目的，使材料的力学性能得到显著提高。但是，金属基复合材料中的气孔和缩孔等缺陷，使得等通道转角挤压过程中试样的变形机制既有剪切变形，又有压缩变形。材料经过弯道转角处的不均匀变形，致使在消除缩孔过程中产生裂纹，形成新的缺陷。因此，为了提高等通道转角挤压的有效性，即少道次挤压后实现破碎枝晶、细化晶粒的目的，就必须保证挤压前坯料组织无缺陷，这就必须对挤压前有气孔和缩孔缺陷的复合材料坯料进行二次加工，以提高其组织致密性。二次加工又增加了工艺的复杂性，耗能高，加工成本高，而且需要多道次等通道转角挤压方能得到理想的基体相晶粒尺寸。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种金属基复合材料变通道转角挤压装置。采用如下技术方案一种金属基复合材料变通道转角挤压装置，包括下模板、隔热材料层、陶瓷套、转角挤压凹模、转角挤压模套、加热装置、压板、转角挤压凸模、凸模固定套、垫板、上模板；下模板上置有隔热材料；转角挤压凹模为纵向中心对称分开式结构；转角挤压凹模被固定在转角挤压模套内；加热装置安装在转角挤压模套的周围；陶瓷套内腔直径大于复合材料试样的尺寸，陶瓷套外壁与转角挤压模套和加热装置紧密配合；压板固定在转角挤压凹模和转角挤压模套上端面；转角挤压凸模由凸模固定套固定；垫板位于上模板下方。该装置可以减少复合材料转角挤压变形的道次，简化工艺，节约能量，使用方便，可以广泛应用于颗粒和短纤维增强铝基复合材料、镁基复合材料、锌基复合材料的转角挤压变形研究，用于制备金属基复合材料的半固态成型非枝晶坯料的制备。
图I为本实用新型金属基复合材料变通道转角挤压装置结构示意图；I下模板；2隔热材料；3复合材料试样；4陶瓷套；5转角挤压凹模；6转角挤压模套加热装置；8压板；9转角挤压凸模；10凸模固定套；11垫板；12上模板。
具体实施方式以下结合具体实施例，对本实用新型进行详细说明。如图I所示，是本实用新型金属基复合材料变通道转角挤压装置结构示意图。包括下模板I、隔热材料层2、复合材料试样3、陶瓷套4、转角挤压凹模5、转角挤压模套6、加热装置7、压板8、转角挤压凸模9、凸模固定套10、垫板11、上模板12 ;下模板I上置有隔热材料层2，以减少变通道转角挤压过程中的热量损失。金属基复合材料试样3经过变通道转角挤压凹模5后从装置侧面的陶瓷套4挤出。转角挤压凹模5为纵向中心对称分开式结构，以利于喷涂润滑剂和清理凹模5表面。喷涂好润滑剂的转角挤压凹模5被固定在转角挤压模套6内，模套6防止变通道转角挤压过程中凹模5的变形，以保证挤出金属基复合材料坯料3的剪切变形，以及坯料3尺寸的稳定性。加热装置7安装在转角挤压模套6周围，保证变通道转角挤压过程中转角挤压凹模5和复合材料试样3温度的稳定性。陶瓷套4内腔直径大于复合材料试样3尺寸，陶瓷套4的外壁与转角挤压模套6和加热装置7紧密配合，陶瓷套4具有保温和保护复合材料试样3的作用。压板8在转角挤压凹模5和转角挤压模套上端面，保证变通道转角挤压过程凹模5的位置稳定，压板8上可以根据需要放置隔热材料，以加强保温效果。转角挤压凸模9由凸模固定套10固定，以保证挤压过程中凸模9与凹模5对中，以便顺利挤压复合材料。垫板11位于上模板12下方，改变垫板11结构可以在转角挤压凸模9上面设置压力传感器，以便分析和测量挤压过程中力的变化规律，研究温度对变通道转角挤压力的影响。该装置将金属基复合材料坯料通过挤压变形(坯料尺寸由D挤压变形为d)的致密化加工工艺与致密化后复合材料试样(尺寸为d试样)的转角挤压变形工艺结合在一起。挤压变形的致密化加工使得复合材料的气孔和缩孔等缺陷弥合，进入转角挤压的复合材料试样组织致密，缩孔等缺陷少，增大了剪切变形效果，进一步减少转角挤压的道次，提高了金属基复合材料转角挤压工艺的有效性。金属基复合材料变通道转角挤压时，要先将尺寸为D的坯料、转角挤压凹模5预热并喷涂好润滑剂，然后再将复合材料坯料和挤压凹模加热到挤压温度充分保温，按照设计的变通道转角挤压参数进行挤压。为了防止复合材料在变通道转角挤压过程中开裂，可以在挤压凹模先放入一定厚度的复合材料的基体坯料，保证金属基复合材料变通道转角挤压的压力，防止复合材料试样3开裂。金属基复合材料的变通道转角挤压装置，能够将金属基复合材料坯料通过挤压变形的致密化加工工艺与致密化后复合材料试样的转角挤压变形工艺结合在一起。挤压变形的致密化加工使得复合材料的气孔和缩孔等缺陷弥合，进入转角挤压的复合材料试样组织致密，增大了剪切变形效果，实现破碎复合材料中枝晶组织、细化晶粒的目的。该装置可以减少复合材料转角挤压变形的道次，简化工艺，节约能量，使用方便，可以广泛应用于颗粒和短纤维增强铝基复合材料、镁基复合材料、锌基复合材料的转角挤压变形研究，用于制备金属基复合材料的半固态成型非枝晶坯料的制备。 应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
权利要求1.ー种金属基复合材料变通道转角挤压装置，其特征在于，包括下模板、隔热材料、陶瓷套、转角挤压凹摸、转角挤压模套、加热装置、压板、转角挤压凸模、凸模固定套、垫板、上模板；下模板上置有隔热材料；转角挤压凹模为纵向中心对称分开式结构；转角挤压凹模被固定在转角挤压模套内；加热装置安装在转角挤压模套的周围；陶瓷套内腔直径大于复合材料试样的尺寸，陶瓷套外壁与转角挤压模套和加热装置紧密配合；压板固定在转角挤压凹模和转角挤压模套上端面 ；转角挤压凸模由凸模固定套固定；垫板位于上模板下方。
专利摘要本实用新型公开了金属基复合材料变通道转角挤压装置，包括下模板、隔热材料、陶瓷套、转角挤压凹模、转角挤压模套、加热装置、压板、转角挤压凸模、凸模固定套、垫板、上模板；下模板上置有隔热材料；转角挤压凹模为纵向中心对称分开式结构；转角挤压凹模被固定在转角挤压模套内；加热装置安装在转角挤压模套的周围；陶瓷套内腔直径大于复合材料试样的尺寸，陶瓷套外壁与转角挤压模套和加热装置紧密配合；压板固定在转角挤压凹模和转角挤压模套上端面；转角挤压凸模由凸模固定套固定；垫板位于上模板下方。该装置可以减少复合材料转角挤压变形的道次，简化工艺，节约能量。
文档编号C22C1/00GK202369626SQ20112038832
公开日2012年8月8日 申请日期2011年10月13日 优先权日2011年10月13日
发明者张振, 王瑾, 解念锁 申请人:陕西理工学院