[发明专利]一种制备块体超细晶材料的反复挤镦模具与方法

权利要求书

1.一种制备块体超细晶材料的反复挤镦模具，其特征在于，包括上挤压头（1）、下挤压头（7）、凹模（2）、凹模预应力圈（3）、垫板（8）、上压平凸模（9）、下压平凸模（10）；所述凹模（2）沿竖直中心开设有一贯穿通道，所述通道横截面为长方形，所述凹模（2）外设有凹模预应力圈（3），所述凹模（2）与所述凹模预应力圈（3）放置在所述垫板（8）上；所述下挤压头（7）横截面形状为长方形，其上端开设有横向贯通的梯形凹槽（6），所述下挤压头（7）放置于所述凹模（2）的方形通道里面；所述上挤压头（1）横截面形状为长方形，其下端开设有横向贯通的梯形凹槽（4），所述上挤压头（1）放置于所述凹模（2）的方形通道里面；所述工件（5）为一长方体，放置于所述凹模（2）的通道中，置于所述上挤压头（1）和所述下挤压头（7）之间，所述上挤压头（1）下压，长方体工件（5）将变为上下带梯形凸台的形状；所述上压平凸模（9）为一长方体，所述下压平凸模（10）也是一长方体，所述带梯形凸台形状的工件置于所述上压平凸模（9）和所述下压平凸模（10）之间，所述上压平凸模（9）下压，将所述工件（5）压回到原来的长方体状。

2.根据权利要求1所述的制备块体超细晶材料的反复挤镦模具，其特征在于，所述上挤压头（1）横截面形状为长方形，下端中心开设有纵截面为等腰梯形的贯通凹槽（4），所述凹槽底部夹角β取100°～130°，所述凹槽左右凸台底面与直壁夹角α取50°~90°，所述凹槽周围四个拐角均为光滑圆角过渡，所述上挤压头（1）与所述凹模（2）通道之间采用间隙配合。

3.根据权利要求1所述的制备块体超细晶材料的反复挤镦模具，其特征在于，所述下挤压头（7）上端开设有与所述上挤压头（1）下端梯形凹槽（4）一样的梯形凹槽（6），所述下挤压头（7）与所述凹模（2）通道之间采用间隙配合。

4.根据权利要求1所述的制备块体超细晶材料的反复挤镦模具，其特征在于，所述上压平凸模（9）与所述下压平凸模（10）横截面尺寸相同，与所述凹模（2）通道采用间隙配合。

5.根据权利要求1所述的制备块体超细晶材料的反复挤镦模具，其特征在于，所述凹模预应力圈（3）横截面形状为圆环状，与所述凹模（2）之间采用过盈配合。

6.一种制备块体超细晶材料的方法，其特征在于，采用权利要求1至5任一项所述的制备块体超细晶材料的反复挤镦模具，具体包括以下步骤：

步骤①：将配合好的凹模（2）和凹模预应力圈（3）放在垫板（8）上，将下挤压头（7）放置于凹模（2）的通道中，凹槽（6）向上，对工件（5）表面进行润滑后，将其放入凹模（2）的通道中，将上挤压头（1）放入通道中，凹槽（4）向下；

步骤②：上挤压头（1）下行，使工件（5）变形，充填凹槽（4）和（6），直至充满；

步骤③：取出上挤压头（1）和下挤压头（7），工件（5）仍保留在凹模通道中，然后装入下压平凸模（10）和上压平凸模（9），上压平凸模（9）下行，将工件（5）压回到原来的形状，取出上压平凸模（9）和下压平凸模（10），重新装入上挤压头（1）和下挤压头（7）；

步骤④：在不取出工件（5）的情况下，重复步骤②和③，直至达到所需要的变形程度，推出工件（5），反复挤镦过程结束。

7.根据权利要求6所述的制备块体超细晶材料的方法，其特征在于，所述上挤压头（1）和所述上压平凸模（9）压下速度为0.05mm/s~10mm/s。

8.根据权利要求6所述的制备块体超细晶材料的方法，其特征在于，当工件（5）材料不适合或者无法进行室温加工时，可在凹模预应力圈（3）外加设加热套，或在凹模预应力圈纵向开孔，插入加热棒，对工件（5）和挤镦模具整体进行加热。