用于在金属中产生形变孪晶形成的方法和设备技术

本公开涉及：一种在金属体(1)中产生孪晶片的方法，该方法包括以下步骤：‑将所述金属体(1)引入到腔室(2)中；‑用冷却介质填充所述腔室(2)，所述冷却介质具有在金属体(1)变形时将能够在所述金属体(1)中产生孪晶片的温度；和‑在所述金属体(1)被所述冷却介质包围的同时，使所述金属体(1)变形；其中包围所述金属体(1)的所述冷却介质在所述金属体(1)变形时处于气态。本公开还涉及：一种用于在金属体(1)中产生孪晶片的设备，所述设备包括：‑腔室(2)；‑腔室(2)入口，所述腔室(2)入口被连接到冷却介质源(4)；和‑变形装置(5)，所述变形装置(5)用于使所述金属体(1)变形；所述变形装置(5)被定位在所述腔室(2)内部；其中，所述变形装置(5)被定位成使得所述金属体(1)在通过所述变形装置(5)变形的同时将被处于气态的所述冷却介质包围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在金属中产生形变孪晶形成的方法和设备
本专利技术涉及一种在金属体中产生孪晶片的方法，该方法包括以下步骤：将所述金属体引入到腔室中；用冷却介质填充所述腔室，所述冷却介质具有在金属体变形时将能够在金属体中产生孪晶片的温度；以及在用所述冷却介质包围金属体的同时，使所述金属体变形。本专利技术还涉及一种用于在金属体中产生孪晶片的设备，所述设备包括：腔室；腔室入口，腔室入口被连接到冷却介质源；和变形装置，变形装置用于使所述金属体变形，所述变形装置被定位在所述腔室内部。
技术介绍
现有技术已经提出了在低温介质中的金属变形，特别是拉丝，以便能够在变形的金属中形成所谓的孪晶片(twinlamellas)。通过称为“纳米孪晶形成”的现象形成孪晶片，其中在变形期间，诸如金属的材料的相邻晶体区域中的原子排列形成彼此的镜像。当材料在低温下经历塑性变形时，形成这些纳米孪晶或孪晶片。已经提出液氮作为合适的冷却方式。由此，金属丝在模具中经历拉延操作，在模具中金属丝的直径减小，金属丝被定位在温度为大约-196℃的液氮中。在这样的温度下，假设在金属丝中孪晶片的产生在金属丝变形时发生。然而，现有技术的缺点是：液氮作为淬火冷却剂的效率受到限制，因为当与较温暖的物体接触时，液氮将立即沸腾(氮气在大气压下在-195.8℃下沸腾)，因此将物体封闭在绝热氮气中。另一个缺点是：缺乏取决于变形条件和待变形的材料来调节冷却温度的可能性。因此，本专利技术的一个方面是提出一种用于在金属体中产生孪晶片的替代方法和设备，该方法提供了调节向正在变形的金属体施加的冷却温度的可能性的改进。
技术实现思路
本公开的方面通过在金属体中产生孪晶片的方法而获得，该方法包括以下步骤：-将所述金属体引入到腔室中；-用冷却介质填充所述腔室，所述冷却介质具有在金属体变形时将能够在金属体中产生孪晶片的温度；和-在用所述冷却介质包围所述金属体的同时，使所述金属体变形；其中包围所述金属体的冷却介质在所述金属体变形时处于气态。通过处于气态的冷却介质来冷却金属体将改进调节冷却介质以及因此调节正在变形的金属体的温度的可能性。对金属体的冷却可以通过使用冷气态介质、与液体冷却介质混合的气体、直接的金属到金属冷却剂系统或上述的组合来进行。根据如在上文或下文所定义的方法的一个实施例，通过将所述冷却介质以可控方式引入到腔室中来控制所述腔室内部的温度。换句话说，通过有效和有目的地控制冷却介质到腔室中的流动来执行对腔室中温度的控制，从而执行对在腔室中正在变形的金属体的控制。根据一个实施例，通过在腔室内的至少两个不同位置处将所述冷却介质以可控方式引入腔室中来控制腔室内部的温度，其中冷却介质在第一位置被直接引导到正在变形的金属体上，并且在第二位置被引导到用于使所述金属体变形的变形装置上。由于冷却介质一方面用于直接冷却金属体，另一方面用于冷却变形装置，使得可以实现对金属体的间接冷却，所以能够实现高效的冷却。根据一个实施例，冷却介质的温度在约-80℃至约-195℃的范围内。换句话说，包围所述金属体的冷却介质在所述金属体变形期间具有在约-80℃至约-195℃范围内的温度。根据另一个实施例，冷却介质具有在约-150℃至约-195℃范围内的温度。根据一个实施例，所述冷却介质基本上由氮组成。根据一个实施例，基本上指的是至少50原子％。根据其它实施例，基本上指的是至少60原子％，例如至少70原子％，例如至少80原子％，例如至少80原子％，例如至少90原子％。根据如在上文或在下文中所定义的方法的一个实施例，所述冷却介质可以以液态被引入腔室中，并且因此作为在腔室中起支配作用的温度和压力的结果，所述冷却介质一旦被引入所述腔室中就被允许变为气态。此外，引入技术也影响到气相的转变。根据一个实施例，冷却介质通过喷嘴被喷射到腔室中。因此，冷却介质可以以液态储存，但是可以在气态下对所述金属体施加影响。与将冷却介质以气态引入相比，将冷却介质以液态引入腔室中还具有产生较佳的冷却效率的优点。根据一个实施例，所述金属体是伸长体，其通过所述腔室中的开口被连续引入所述腔室中，并且呈气态的冷却介质的部分可以从腔室中被移出并且用于预冷却所述金属体的尚未被引入所述腔室中的部分。对所述金属体的预冷却有助于对所述金属体的更精确的温度控制和改进的冷却效率。根据一个实施例，所述金属体是丝或管，并且所述丝或管在所述腔室内部的变形包括所述丝或管的厚度的减小。本专利技术的上述方面也通过用于在金属体中产生孪晶片的设备来实现，所述设备包括：-腔室；-腔室入口，其被连接到冷却介质源；和-变形装置，其被用于使所述金属体变形，所述变形装置被定位在所述腔室内部；其中，变形装置被定位成使得金属体在通过所述变形装置变形的同时将被呈气态的所述冷却介质包围。根据一个实施例，所述设备包括温度控制装置，用于通过控制将冷却介质引入腔室中来控制所述腔室内部的温度。用于控制所述腔室内部的温度的这种温度控制装置可以包括控制阀或类似的装备，该控制阀或类似的装备被布置在将冷却介质源与所述腔室入口连接的导管中。根据一个实施例，所述温度控制装置至少包括可独立控制的第一喷嘴和第二喷嘴，所述第一喷嘴和所述第二喷嘴被定位在腔室内部并且被构造用以将冷却介质引入腔室中，其中第一喷嘴被构造用以在变形期间将冷却介质直接引导到金属体上，并且其中第二喷嘴被构造用以在变形期间将冷却介质直接引导到变形装置上。因此，可以实现通过金属体的直接冷却和间接冷却的有效冷却。温度控制装置还可以包括可独立控制的三个或更多个喷嘴，其中第三喷嘴被构造用以将冷却介质引导到腔室中，而不是直接引导到金属体或变形装置上。如果用于在金属体中产生孪晶片的设备包括多于一个变形装置，例如两个变形装置，则每个变形装置可以设置至少两个喷嘴，其中变形装置如上所述那样的进行构造。根据一个实施例，所述金属体是伸长体，并且所述设备包括用于将所述金属体连续引入腔室中的装置。用于将所述金属体连续引入到腔室中的这种装置可以包括利用对金属体的拉拔效应进行操作的任何种类的拉延设备。根据一个实施例，用于将所述金属体连续引入所述腔室中的装置是定位在所述腔室内部的至少一个拉延块，其中第一喷嘴被构造用以将冷却介质直接引导到被缠绕在拉延块上的金属体上，并且其中第二喷嘴被构造用以将冷却介质引导到拉延块的内壁上。由此，在拉延期间，通过金属体的金属到金属热传递而实现直接和间接冷却。这在本公开中也称为直接的金属对金属冷却剂系统。在这种情况下，至少一个拉延块可以形成变形装置的组成部分，变形装置可以呈例如拉延机的形式。根据一个实施例，所述设备包括通道，所述伸长金属体通过所述通道被连续引入所述腔室中，并且所述腔室具有出口，呈气态的冷却介质被允许通过所述出口离开腔室并被引入所述通道中，用于在将金属体引入腔室中之前预冷却所述金属体。根据一个实施例，所述腔室是大致封闭的腔室，并且该设备包括用于从所述腔室以可控方式排出呈气态的冷却介质的装置。所述用于以可控方式排出的装置可包括控制阀或类似装备。封闭腔室被称为具有有限空间的腔室，该空间足够得大，以容纳变形装置的关键部分，借助于该变形装置，所述金属体在所述腔室中变形，但是该空间仍然足够得小，以使得能够以对冷却介质的低消耗而有效地冷却金属体。根据一个实施例，所述腔室的容积V低于5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在金属体(1)中产生孪晶片的方法，所述方法包括以下步骤：‑将所述金属体(1)引入到腔室(2)中；‑用冷却介质填充所述腔室(2)，所述冷却介质具有在所述金属体(1)变形时将能够在所述金属体(1)中产生孪晶片的温度；和‑在所述金属体(1)被所述冷却介质包围的同时，使所述金属体(1)变形；其中包围所述金属体(1)的所述冷却介质在所述金属体(1)变形时处于气态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.27 EP 15165228.61.一种在金属体(1)中产生孪晶片的方法，所述方法包括以下步骤：-将所述金属体(1)引入到腔室(2)中；-用冷却介质填充所述腔室(2)，所述冷却介质具有在所述金属体(1)变形时将能够在所述金属体(1)中产生孪晶片的温度；和-在所述金属体(1)被所述冷却介质包围的同时，使所述金属体(1)变形；其中包围所述金属体(1)的所述冷却介质在所述金属体(1)变形时处于气态。2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过在所述腔室(2)内的至少两个不同位置上将所述冷却介质以可控方式引入所述腔室(2)中来控制所述腔室(2)内部的温度，其中所述冷却介质在第一位置上被直接引导到正在变形的所述金属体(1)上，并且在第二位置上被引导到用于使所述金属体(1)变形的变形装置(5)上。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述冷却介质中具有在约-80℃至约-195℃范围内的温度。4.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中，所述冷却介质基本上由氮组成。5.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，所述冷却介质以液态引入到所述腔室(2)中，并且所述冷却介质一旦被引入到所述腔室(2)中就被允许变为气态。6.根据权利要求1-5中的任一项所述的方法，其中，所述金属体(1)是伸长体，所述伸长体通过所述腔室(2)中的开口被连续引入所述腔室(2)中，并且其中呈气态的所述冷却介质从所述腔室(2)被取出并且用于预冷却所述金属体(1)的尚未被引入到所述腔室(2)中的部分。7.根据权利要求1-6中的任一项所述的方法，其中，所述金属体(1)是丝或管，并且其中所述腔室(2)内部的所述金属体(1)的所述变形包括所述金属体(1)的厚度的减小。8.一种用于在金属体(1)中产生孪晶片的设备，所述设备包括：-腔室(2)；-腔室入口(3)，所述腔室入口(3)被连接到冷却介质源(4)；和-变形装置(5)，所述变形装置(5)用于使所述金属体(1)变形，所述变形装置(5)被定位在所述腔室(2)内部；其中，所述变形装置(5)被定位成使得所述金属体(1)在通过所述变形装置(5)变形的同时将被呈气态的所述冷却介质包围...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德斯·蒂伦，拉尔斯·维克斯特伦，索菲耶·赫格贝格，米卡埃尔·格雷克，
申请(专利权)人：山特维克知识产权股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE