[发明专利]一种等通道挤压方法

说明书

本发明公开了一种等通道挤压装置及方法。它包括立式压力机、等通道挤压模具及脉冲电源，用于将脉冲电流能施加在挤压材料上。本发明提出了一种高能脉冲电流辅助等通道转角挤压细化晶粒新方法，利用高能脉冲电流的电致塑性效应和焦耳热效应，可以显著降低挤压变形抗力，确保挤压过程顺利进行。

技术领域

本发明涉及材料挤压成型领域，具体的说，是一种等通道挤压方法。

背景技术

等通道挤压是一种用于制备超细晶金属材料的大塑性变形方法，其基本原理是金属挤压材料在通道内转角处发生近似理想的均匀纯剪切变形，变形后在材料内部得到较高的应变量，从而达到细化晶粒的目的。其特点是试样变形前后的截面形状和尺寸基本不变，因此，可以多次重复挤压，使材料述续不断地产生大剪切变形，各次变形的应变量累计叠加，使材料达到相当大的总变形量，通过等通道挤压可获得晶粒尺寸为亚微米级甚至纳米级块体材料，从而提高材料的综合性能。

在金属材料塑性加工过程中施加脉冲电流，可以大大降低材料的变形抗力，同时提高材料的塑性，被称为电致塑性效应（Electroplastic Effect, EPE），其原理是利用脉冲电流的瞬时高能促进原子扩散和位错运动，同时由于脉冲电流的焦耳热效应可以对变形试样进行快速、高效加热，从而进一步降低材料的变形抗力，提高成形性能。此外，脉冲电流可以促进位错运动和再结晶，对晶粒细化起到有效的促进作用。脉冲电流辅助金属材料塑性加工技术已经被广泛应用于轧制、拉拔、弯曲、旋压等金属变形及加工工艺中，该技术尤其适用于高强度、难变形金属材料的变形和加工。

利用等通道挤压制备超细晶金属材料已成功应用于铝合金、铜合金等，但对于镁合金、钛合金等难变形材料等通道挤压工艺仍然存在挤压力大、挤压温度高、挤压模具磨损严重等问题，难以得到推广应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种等通道挤压工艺，用来制备综合性能优异的细晶及超细晶钛合金、镁合金等块体金属材料。

为解决上述技术问题，本发明一种等通道挤压方法，采用等通道挤压装置实现挤压过程，该等通道挤压装置包括：

立式压力机；

等通道挤压模具，包括固定装置、挤压装置和通电及绝缘装置，其中，固定装置包括挤压杆固定板和凹模套筒；挤压杆固定板和凹模套筒分别固定于压力机的上下模板，挤压装置包括挤压杆、绝缘凹模、挤压材料和橡胶垫；所述绝缘凹模置于凹模套筒中，所述绝缘凹模内部设有成一定角度的挤压通道；挤压杆顶端固定于挤压杆固定板上，挤压杆顶端与挤压杆固定板之间设有绝缘套和绝缘垫片，用于防止脉冲电流通过挤压杆固定板；所述挤压杆可在挤压杆固定板带动下向下运动，并进入绝缘凹模组成的挤压通道内；

脉冲电源，用于将脉冲电流能施加在挤压材料上；

所述等通道挤压方法包括以下步骤：

步骤一：准备试验材料；

步骤二：在挤压材料表面涂石墨粉，并组装等通道挤压模具；

步骤三：将整套等通道转角挤压装置通过螺栓固定在压力机上，并与脉冲电源相连接；

步骤四：打开压力机，压力机上模板向下运动，推动挤压杆4进入通道内，并使挤压杆与挤压材料之间有接触压力；

步骤五：设置脉冲电源参数，设置脉冲电源参数，峰值电流4000或5000A，频率200或250HZ，打开脉冲电源开关，对挤压材料施加脉冲电流；

步骤六：施加脉冲电流30s后，挤压材料的温度基本稳定，设置挤压速度，在施加脉冲电流的同时完成第一道次等通道挤压变形，关闭脉冲电源；

步骤七：压力机上模板向上运动，挤压杆离开通道，装入另一件表面涂有石墨粉的挤压材料；