專利名稱：一種金屬基復(fù)合材料變通道轉(zhuǎn)角擠壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本實用新型涉及一種金屬基復(fù)合材料變通道轉(zhuǎn)角擠壓裝置，屬于材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
顆粒增強金屬基復(fù)合材料具有高的比強度和比模量，耐高溫性能好，耐磨損性能與阻尼性能好，導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好，熱膨脹系數(shù)小，尺寸穩(wěn)定性好，而且不吸濕、不老化、無放氣污染等，在航空航天工業(yè)，機械工業(yè)，冶金工業(yè)和電子信息工業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。目前制備較大塊體金屬基復(fù)合材料的主要方法有熔體攪拌鑄造復(fù)合法、半固態(tài)攪拌鑄造復(fù)合法、液相浸滲復(fù)合法、原生鑄造復(fù)合法、共噴射沉積復(fù)合法和粉末冶金復(fù)合法等。在這些制備工藝中，由于復(fù)合材料制備過程中增強相陶瓷顆?；蚨汤w維的作用，使得復(fù)合材料中有的基體相組織粗大，形成枝晶偏析，有的產(chǎn)生一定量的氣孔和縮孔，減小金屬基復(fù)合材料的致密度，使基體相的力學(xué)性能下降，從而降低了這些方法制備的金屬基復(fù)合材料的強度和塑韌性。目前的金屬材料等通道轉(zhuǎn)角擠壓工藝，材料在轉(zhuǎn)角擠壓前后的尺寸(例如直徑)不變，轉(zhuǎn)角擠壓可實現(xiàn)材料的強塑性剪切變形，擠壓過程中，金屬晶粒通過剪切面時，流動方向改變，從而受到剪切作用，在應(yīng)變相等的情況下，等通道轉(zhuǎn)角擠壓破碎枝晶的效果更好，能細(xì)化金屬材料晶粒。通過增大變形程度(增加擠壓道次)更利于新晶粒形核數(shù)目增多，從而達(dá)到細(xì)化晶粒的目的，使材料的力學(xué)性能得到顯著提高。但是，金屬基復(fù)合材料中的氣孔和縮孔等缺陷，使得等通道轉(zhuǎn)角擠壓過程中試樣的變形機制既有剪切變形，又有壓縮變形。材料經(jīng)過彎道轉(zhuǎn)角處的不均勻變形，致使在消除縮孔過程中產(chǎn)生裂紋，形成新的缺陷。因此，為了提高等通道轉(zhuǎn)角擠壓的有效性，即少道次擠壓后實現(xiàn)破碎枝晶、細(xì)化晶粒的目的，就必須保證擠壓前坯料組織無缺陷，這就必須對擠壓前有氣孔和縮孔缺陷的復(fù)合材料坯料進行二次加工，以提高其組織致密性。二次加工又增加了工藝的復(fù)雜性，耗能高，加工成本高，而且需要多道次等通道轉(zhuǎn)角擠壓方能得到理想的基體相晶粒尺寸。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種金屬基復(fù)合材料變通道轉(zhuǎn)角擠壓裝置。采用如下技術(shù)方案一種金屬基復(fù)合材料變通道轉(zhuǎn)角擠壓裝置，包括下模板、隔熱材料層、陶瓷套、轉(zhuǎn)角擠壓凹模、轉(zhuǎn)角擠壓模套、加熱裝置、壓板、轉(zhuǎn)角擠壓凸模、凸模固定套、墊板、上模板；下模板上置有隔熱材料；轉(zhuǎn)角擠壓凹模為縱向中心對稱分開式結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)角擠壓凹模被固定在轉(zhuǎn)角擠壓模套內(nèi)；加熱裝置安裝在轉(zhuǎn)角擠壓模套的周圍；陶瓷套內(nèi)腔直徑大于復(fù)合材料試樣的尺寸，陶瓷套外壁與轉(zhuǎn)角擠壓模套和加熱裝置緊密配合；壓板固定在轉(zhuǎn)角擠壓凹模和轉(zhuǎn)角擠壓模套上端面；轉(zhuǎn)角擠壓凸模由凸模固定套固定；墊板位于上模板下方。該裝置可以減少復(fù)合材料轉(zhuǎn)角擠壓變形的道次，簡化工藝，節(jié)約能量，使用方便，可以廣泛應(yīng)用于顆粒和短纖維增強鋁基復(fù)合材料、鎂基復(fù)合材料、鋅基復(fù)合材料的轉(zhuǎn)角擠壓變形研究，用于制備金屬基復(fù)合材料的半固態(tài)成型非枝晶坯料的制備。

圖I為本實用新型金屬基復(fù)合材料變通道轉(zhuǎn)角擠壓裝置結(jié)構(gòu)示意圖；I下模板；2隔熱材料；3復(fù)合材料試樣；4陶瓷套；5轉(zhuǎn)角擠壓凹模；6轉(zhuǎn)角擠壓模套加熱裝置；8壓板；9轉(zhuǎn)角擠壓凸模；10凸模固定套；11墊板；12上模板。
具體實施方式以下結(jié)合具體實施例，對本實用新型進行詳細(xì)說明。如圖I所示，是本實用新型金屬基復(fù)合材料變通道轉(zhuǎn)角擠壓裝置結(jié)構(gòu)示意圖。包括下模板I、隔熱材料層2、復(fù)合材料試樣3、陶瓷套4、轉(zhuǎn)角擠壓凹模5、轉(zhuǎn)角擠壓模套6、加熱裝置7、壓板8、轉(zhuǎn)角擠壓凸模9、凸模固定套10、墊板11、上模板12 ;下模板I上置有隔熱材料層2，以減少變通道轉(zhuǎn)角擠壓過程中的熱量損失。金屬基復(fù)合材料試樣3經(jīng)過變通道轉(zhuǎn)角擠壓凹模5后從裝置側(cè)面的陶瓷套4擠出。轉(zhuǎn)角擠壓凹模5為縱向中心對稱分開式結(jié)構(gòu)，以利于噴涂潤滑劑和清理凹模5表面。噴涂好潤滑劑的轉(zhuǎn)角擠壓凹模5被固定在轉(zhuǎn)角擠壓模套6內(nèi)，模套6防止變通道轉(zhuǎn)角擠壓過程中凹模5的變形，以保證擠出金屬基復(fù)合材料坯料3的剪切變形，以及坯料3尺寸的穩(wěn)定性。加熱裝置7安裝在轉(zhuǎn)角擠壓模套6周圍，保證變通道轉(zhuǎn)角擠壓過程中轉(zhuǎn)角擠壓凹模5和復(fù)合材料試樣3溫度的穩(wěn)定性。陶瓷套4內(nèi)腔直徑大于復(fù)合材料試樣3尺寸，陶瓷套4的外壁與轉(zhuǎn)角擠壓模套6和加熱裝置7緊密配合，陶瓷套4具有保溫和保護復(fù)合材料試樣3的作用。壓板8在轉(zhuǎn)角擠壓凹模5和轉(zhuǎn)角擠壓模套上端面，保證變通道轉(zhuǎn)角擠壓過程凹模5的位置穩(wěn)定，壓板8上可以根據(jù)需要放置隔熱材料，以加強保溫效果。轉(zhuǎn)角擠壓凸模9由凸模固定套10固定，以保證擠壓過程中凸模9與凹模5對中，以便順利擠壓復(fù)合材料。墊板11位于上模板12下方，改變墊板11結(jié)構(gòu)可以在轉(zhuǎn)角擠壓凸模9上面設(shè)置壓力傳感器，以便分析和測量擠壓過程中力的變化規(guī)律，研究溫度對變通道轉(zhuǎn)角擠壓力的影響。該裝置將金屬基復(fù)合材料坯料通過擠壓變形(坯料尺寸由D擠壓變形為d)的致密化加工工藝與致密化后復(fù)合材料試樣(尺寸為d試樣)的轉(zhuǎn)角擠壓變形工藝結(jié)合在一起。擠壓變形的致密化加工使得復(fù)合材料的氣孔和縮孔等缺陷彌合，進入轉(zhuǎn)角擠壓的復(fù)合材料試樣組織致密，縮孔等缺陷少，增大了剪切變形效果，進一步減少轉(zhuǎn)角擠壓的道次，提高了金屬基復(fù)合材料轉(zhuǎn)角擠壓工藝的有效性。金屬基復(fù)合材料變通道轉(zhuǎn)角擠壓時，要先將尺寸為D的坯料、轉(zhuǎn)角擠壓凹模5預(yù)熱并噴涂好潤滑劑，然后再將復(fù)合材料坯料和擠壓凹模加熱到擠壓溫度充分保溫，按照設(shè)計的變通道轉(zhuǎn)角擠壓參數(shù)進行擠壓。為了防止復(fù)合材料在變通道轉(zhuǎn)角擠壓過程中開裂，可以在擠壓凹模先放入一定厚度的復(fù)合材料的基體坯料，保證金屬基復(fù)合材料變通道轉(zhuǎn)角擠壓的壓力，防止復(fù)合材料試樣3開裂。金屬基復(fù)合材料的變通道轉(zhuǎn)角擠壓裝置，能夠?qū)⒔饘倩鶑?fù)合材料坯料通過擠壓變形的致密化加工工藝與致密化后復(fù)合材料試樣的轉(zhuǎn)角擠壓變形工藝結(jié)合在一起。擠壓變形的致密化加工使得復(fù)合材料的氣孔和縮孔等缺陷彌合，進入轉(zhuǎn)角擠壓的復(fù)合材料試樣組織致密，增大了剪切變形效果，實現(xiàn)破碎復(fù)合材料中枝晶組織、細(xì)化晶粒的目的。該裝置可以減少復(fù)合材料轉(zhuǎn)角擠壓變形的道次，簡化工藝，節(jié)約能量，使用方便，可以廣泛應(yīng)用于顆粒和短纖維增強鋁基復(fù)合材料、鎂基復(fù)合材料、鋅基復(fù)合材料的轉(zhuǎn)角擠壓變形研究，用于制備金屬基復(fù)合材料的半固態(tài)成型非枝晶坯料的制備。 應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本實用新型所附權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求1.ー種金屬基復(fù)合材料變通道轉(zhuǎn)角擠壓裝置，其特征在于，包括下模板、隔熱材料、陶瓷套、轉(zhuǎn)角擠壓凹摸、轉(zhuǎn)角擠壓模套、加熱裝置、壓板、轉(zhuǎn)角擠壓凸模、凸模固定套、墊板、上模板；下模板上置有隔熱材料；轉(zhuǎn)角擠壓凹模為縱向中心對稱分開式結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)角擠壓凹模被固定在轉(zhuǎn)角擠壓模套內(nèi)；加熱裝置安裝在轉(zhuǎn)角擠壓模套的周圍；陶瓷套內(nèi)腔直徑大于復(fù)合材料試樣的尺寸，陶瓷套外壁與轉(zhuǎn)角擠壓模套和加熱裝置緊密配合；壓板固定在轉(zhuǎn)角擠壓凹模和轉(zhuǎn)角擠壓模套上端面 ；轉(zhuǎn)角擠壓凸模由凸模固定套固定；墊板位于上模板下方。
專利摘要本實用新型公開了金屬基復(fù)合材料變通道轉(zhuǎn)角擠壓裝置，包括下模板、隔熱材料、陶瓷套、轉(zhuǎn)角擠壓凹模、轉(zhuǎn)角擠壓模套、加熱裝置、壓板、轉(zhuǎn)角擠壓凸模、凸模固定套、墊板、上模板；下模板上置有隔熱材料；轉(zhuǎn)角擠壓凹模為縱向中心對稱分開式結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)角擠壓凹模被固定在轉(zhuǎn)角擠壓模套內(nèi)；加熱裝置安裝在轉(zhuǎn)角擠壓模套的周圍；陶瓷套內(nèi)腔直徑大于復(fù)合材料試樣的尺寸，陶瓷套外壁與轉(zhuǎn)角擠壓模套和加熱裝置緊密配合；壓板固定在轉(zhuǎn)角擠壓凹模和轉(zhuǎn)角擠壓模套上端面；轉(zhuǎn)角擠壓凸模由凸模固定套固定；墊板位于上模板下方。該裝置可以減少復(fù)合材料轉(zhuǎn)角擠壓變形的道次，簡化工藝，節(jié)約能量。
文檔編號C22C1/00GK202369626SQ20112038832
公開日2012年8月8日 申請日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者張振, 王瑾, 解念鎖 申請人:陜西理工學(xué)院