[发明专利]一种背压与电脉冲复合的超细晶材料深冷制备装置

权利要求书

1.一种背压与电脉冲复合的超细晶材料深冷制备装置，该装置主要包括挤压头、模具主体、背压活塞、加载筒、脉冲电源，其特征在于，模具主体与加载筒通过4个螺栓固定，两个背压活塞从两侧对坯料施加挤压，挤压力是由碟簧的压缩运动获得的，挤压力的反作用力由螺纹头提供，通过调节套筒、两个碟簧活塞、多个碟簧，最终传导到背压活塞，螺纹头与加载筒通过螺纹连接，挤压槽正面使用盖板密封，盖板与模具主体通过4个预紧螺栓紧固，背压活塞同时与脉冲电源相连。

2.根据权利要求1所述的背压与电脉冲复合的超细晶材料深冷制备装置，其特征在于，具体操作步骤如下：

第一步：长方体形状的铝合金材料经退火处理后作为坯料，其横截面为正方形，边长为10～30mm，长度为15～50mm；

第二步：将坯料浸泡液氮中，均匀冷却至-196℃；

第三步：将坯料装入挤压槽，与槽底接触，分别预紧螺纹头，使碟簧紧密接触，并使碟簧压缩一定行程，预紧力变化范围为10～150kN；

第四步：插入挤压头，使挤压头下端与坯料上表面接触，挤压头在外力作用下向下运动，加载速度范围为0.5～115mm/min，坯料与背压活塞接触的部分在挤压头作用下发生塑形流动，推动背压活塞向模具主体外侧运动，直到竖直的坯料变形成为横卧的长方体为止，变形期间温度控制在-196℃至-100℃之间，并持续通过背压活塞对坯料施加电脉冲，脉冲电源的电压为12～24V，电源峰值电流为10～200A，频率为100～300Hz，脉冲宽度为10～60μs；

第五步：完成一次变形后将固定盖板的预紧螺栓卸下，将坯料取出，放入液氮中浸泡，均匀冷却至-196℃；

第六步：将盖板装上，拧紧预紧螺栓，预紧扭矩为120～180N·m，将冷却后的坯料相对前一次加工完成后的姿态，旋转90度装入再进行压缩变形，竖直的坯料变形成为横卧的长方体形状；

重复第五、六步若干次，直到平均晶粒尺寸达到0.1～1μm，最终获得高强度超细晶材料成品。