[发明专利]一种梯度热变形及梯度热处理的高通量制备方法及装置

说明书

本发明公开了一种梯度热变形及梯度热处理的高通量制备方法及装置，高通量制备方法，包括如下步骤；步骤S1：开启加热电阻丝，加热到预设温度时，通过压头将坯料压入梯形台模具；步骤S2：关闭加热电阻丝，停止加热；步骤S3：开启水源、气源或油源，喷洒压入坯料下端，坯料从上到下通过热传到方式散热、冷却速度逐渐加快；步骤S4：当冷却到预定温度时，进入顶出杆，通过顶出杆从梯形台模具底部顶出坯料；步骤S5：制得晶粒梯度分布的组织成品；本发明的高通量制备方法，有效实现了金属材料的梯度热变形及梯度热处理，可高效获得具有晶粒梯度分布、第二相梯度分布及性能梯度分布的金属材料，实现了金属样品的高通量制备加工。

技术领域

本发明涉及材料加工技术领域，具体为一种梯度热变形及梯度热处理的高通量制备方法及装置。

背景技术

端淬试验是测定钢的淬透性的方法之一，在工业、农业领域均有应用；标准尺寸的端淬试样奥氏体化后，在专用设备上对其一端面喷水冷却，后沿轴线方向的测出硬度-距水冷端距离的关系曲线的试验方法，是测定钢的淬透性的方法之一；端淬梯度热处理时无法引入变形储存能，不能为再结晶晶粒形核提供形核驱动力，所以对晶粒尺寸分布影响较小，主要对第二相的尺寸产生影响，且仅能获得热处理工艺-组织-性能间的关系；而且，传统热压缩、热挤压方法无法达到梯度变形的效果，也存在效率低、成本高的问题,同时,在加工的过程中,冷却效果较差,因此,设计一种梯度热变形及梯度热处理的高通量制备方法及装置是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种梯度热变形及梯度热处理的高通量制备方法及装置，高通量制备方法有效实现了金属材料的梯度热变形及梯度热处理，可高效获得具有晶粒梯度分布、第二相梯度分布及性能梯度分布的金属材料，实现了金属样品的高通量制备加工。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种梯度热变形及梯度热处理的高通量制备方法，包括如下步骤；

步骤S1：开启加热电阻丝，加热到预设温度时，通过压头将坯料压入梯形台模具后，产生梯度热变形，变形储存能即晶粒形核驱动力也呈梯度分布，且通过控制模具尺寸控制梯度热变形量的大小及分布；

步骤S2：当坯料压入梯形台模具后，关闭加热电阻丝，停止加热，但压头并不退出，以防止坯料上端热扩散而产生冷却；

步骤S3：开启水源、气源或油源，喷洒压入坯料下端，且流速、流量可调，坯料下端与冷却介质通过热交换散热、冷速较快，坯料从上到下通过热传到方式散热、冷却速度逐渐加快，从而使压入的坯料产生温度梯度分布且可调；

步骤S4：当冷却到预定温度时，退出压头、梯形台模具底部的冷却喷头，进入顶出杆，通过顶出杆从梯形台模具底部顶出坯料；

步骤S5：最终获得上端晶粒大、下端晶粒下的晶粒梯度分布以及上端析出第二相少且尺寸大、下端析出第二相多且尺寸小的第二相梯度分布的组织，性能也呈梯度分析。

作为本发明进一步的方案：所述梯形台模具上端边长与下端边长之比范围为3:1至10:1、高为5cm到100cm，坯料加热时间范围为10min-5h；坯料加热温度范围为200℃-1300℃；冷却时间范围为10min-5h。

一种梯度热变形及梯度热处理的高通量制备装置，包括机架、电动滑块、安装底架、冷却组件、下料组件、工作台、梯形台模具、压料组件和支撑腿，所述机架的顶部端面中央顶部设置有电动滑块，且电动滑块的顶部端面固定安装有安装底架，所述安装底架的顶部端面一侧设置有冷却组件，所述安装底架的顶部端面另一侧设置有下料组件，所述机架的顶部端面上方固定安装有工作台，且工作台的端面中央开设有落料孔，所述工作台的顶部端面中央固定安装有梯形台模具，且梯形台模具的底部端面与落料孔连通，所述工作台的顶部端面一侧顶部设置有压料组件，所述机架的底部端面四周均通过焊接固定安装有支撑腿；