[发明专利]一种细晶试样的高压扭转挤压方法

说明书

本发明公开一种细晶试样的高压扭转挤压方法，包括以下步骤：首先，将一种高压扭转挤压模具进行装配，接着，各部件装配好后，将试样放入到环形空腔的圆形平面上，上砧座下压并保压，开启旋转控制机构；最后，驱动机构驱动传动轴旋转，通过主动齿轮和从动齿轮的啮合，带动叠层套件转动，主动齿轮与从动齿轮之间的啮合比i_n与角速度ω_n的关系式为：本发明降低传统高压扭转加工制备样品的力学性能、组织状态沿试样径向分布不均匀，实现扭转过程中试样表面各点处的线速度一致，从而所制样品具有更好的质量。

技术领域

本发明属于金属塑性加工强化技术领域，特别涉及一种细晶试样的高压扭转挤压方法。

背景技术

高压扭转(HPT)作为一种加工强化方式，其主要由上砧座1’和下砧座2’组成，如图1所示，上砧座1’嵌套在下砧座2’上部，先将试样3’放置在两个砧座之间，然后上砧座施加压力P，下砧座旋转提供剪切力，在压力P的作用下，上砧座下降并将试样压紧，通常压力P的大小在几个GPa左右，这时通过下砧座的转动给试样施加剪切应变，直到获得所需应变量。

从这个传统HPT过程可以看出，HPT是通过静水压力、剪切力及摩擦力的共同作用来获得超细晶材料。但是，根据现有的大量实验表明，对于传统整体下砧座的高压扭转法所制备的试样，由于试样表面上各点的线速度沿径向分布不均匀，如图2所示，随着距试样中心的距离L(以下简称中心距)增大，线速度V呈线性增大，这便造成试样所受切应变分布不均匀；致使表面硬度随中心距L增大而增大，并且传统HPT加工后试样表面组织不均匀，形成微电偶腐蚀，加速合金溶解，致使HPT后的合金耐蚀性下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种细晶试样的高压扭转挤压方法，降低传统高压扭转加工制备样品的力学性能、组织状态沿试样径向分布不均匀，实现扭转过程中试样表面各点处的线速度一致，从而所制样品具有更好的质量。

为达成上述目的，本发明的解决方案为：

一种细晶试样的高压扭转挤压方法，其步骤如下：

首先，将一种高压扭转挤压模具进行装配，该模具包括上砧座、下砧座、叠层套件和旋转控制机构，所述下砧座开设环形空腔，所述叠层套件包括芯轴和套接在芯轴上的筒形件组，所述筒形件组由若干个半径递增的筒形件沿径向逐个叠加套接组成，所述芯轴和叠层套件的顶部构成圆形平面，圆形平面配合在所述环形空腔的底部，所述上砧座配合置入在所述环形空腔的顶部，并沿轴向上下运动，上砧座和叠层套件之间供试样放置；所述芯轴和每个所述筒形件的底部都设有从动齿轮，芯轴和筒形件的从动齿轮半径由内至外逐个递增，且从动齿轮高度由内至外逐个递增，从而叠层套件的底部构成锥形结构；所述旋转控制机构设置在锥形结构的一侧，所述旋转控制机构包括驱动机构、主动齿轮、传动轴，所述传动轴上从上至下套接主动齿轮，主动齿轮的数量等于芯轴和筒形件的数量之和，主动齿轮的半径由上至下逐个递增，主动齿轮与从动齿轮由上至下一一啮合，所述传动轴连接驱动机构；

接着，各部件装配好后，将试样放入到环形空腔的圆形平面上，上砧座下压并保压，开启旋转控制机构；

最后，驱动机构驱动传动轴旋转，通过主动齿轮和从动齿轮的啮合，带动叠层套件转动，主动齿轮与从动齿轮之间的啮合比i_n与角速度ω_n的关系式为：

采用上述方案后，本发明的增益效果在于：

本发明采用同轴嵌套的多个独立转动的叠层套件代替传统整体下砧座，利用与砧座上的从动齿轮与主动齿轮之间的不同啮合比与角速度ω_n的负相关关系实现下砧座的差速转动，从而使试样的各区域所受的切应变均匀，所制得的试样表面硬度、晶粒细化程度、表面组织沿径向方向更均匀，以使试样拥有更好的使用性能、耐腐蚀性能，为进一步成形最终工件提供质量更好的加工强化坯料。

附图说明