【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料加工装置，特别是一种双向制备超细晶薄板的双向挤压模具。
技术介绍
1、随着现代社会各领域对金属材料的性能提出了越来越高的要求，科研人员不断地在寻找高性能金属材料及其制备方法。根据金属塑性变形机理，晶粒越细，晶界越多，对位错运动的阻碍作用就越强，且晶粒越细，变形的不均匀性越小，应力集中也越小，材料宏观强度就越高，即金属的抗拉强度、硬度、变形能力就会越高。因此，细化晶粒被视作提高金属抗拉强度、硬度最有效的手段。作为制备超细晶/纳米晶材料的主要方法之一，大塑性变形法(severe plastic deformation，spd)工艺得到了越来越多的关注。其中通道角挤压(equal channel angular pressing，ecap)，累积轧制(accumulative roll bonding，arb)，高压扭转(high-pressure torsion，hpt)和大应变挤出切削(large strainextrusion machining，lsem)等已被广泛用于制备超细晶/纳米晶材料。biswas等的研究和boudekhani等的研究表明，利用多次ecap工艺处理和利用arb工艺处理后的纯镁及镍钨合金的平均晶粒尺寸大幅度降低，其抗拉强度得到了很大提升，但延展性很差。valiev等采用hpt工艺制备了超细晶纯铜材料，并发现其内部形成了较多的大角度晶界，使得该材料的机械性能相比原材料得到了极大提升。由此可见，spd工艺最为显著的优势便是能够在室温下将材料的初始粗大晶粒转化为超细晶/纳米晶，从而使材料的
2、近年来研究人员通过在超细晶/纳米晶材料中引入应变梯度的方法，制备了梯度结构金属材料，以实现材料强度-塑性的高匹配性。k.aoudia等(coatings,2018,8(12),1344-1355)使用表面机械磨损处理(smat)沉积在金属压表面的镍-铬涂层制备梯度结构，涂层内部具有许多孔洞以及缺陷，对材料的机械性能产生不利影响。h.y ma等(materialsletters,159,185-188)对碳纳米管应用电沉积技术制备的梯度结构，工艺复杂，制备梯度结构的厚度不易控制，由此可见，以上的方法制备超细晶材料及梯度纳米材料时存在加工次数多、工艺复杂、不易控制、成本较高且内部有缺陷等问题，这些问题限制了梯度纳米材料的应用。因此，设计一种结构简单、成本低、制备具有梯度结构的超细晶金属薄板的双向挤压模具就具有非常重要的意义和价值。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题在于提供一种双向挤压且双向成型的模具，用于制备具有梯度结构的超细晶金属薄板，该模具能够制备梯度分布均匀的梯度结构材料，具有结构简单、成本低的特点。
2、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种双向制备超细晶薄板的双向挤压模具，包括主板模、副板模、主板连接孔、副板连接孔、挤压块卡设槽、限制块卡设槽、主顶针安装孔、副顶针安装孔、沉孔、沉头顶、挤压块、限制块、主顶针、副顶针、移动通道、流出通道、正压顶杆、副压顶杆、螺栓、螺母和安装座，四个所述主板连接孔为通孔结构并位于主板模上，四个副板连接孔为通孔结构并位于副板模上，挤压块卡设槽为凹槽结构并位于主板模的内侧端面上，限制块卡设槽为凹槽结构并位于挤压块卡设槽的正上方位置，主顶针安装孔位于限制块卡设槽内并贯穿主板模，流出通道为凹槽结构并位于挤压块卡设槽和限制块卡设槽的左右两侧位置，副顶针安装孔位于流出通道内并贯穿主板模，沉孔位于挤压块卡设槽内，沉头顶安装在沉孔内，挤压块位于沉头顶的前端位置并安装在挤压块卡设槽内，限制块安装在限制块卡设槽内并位于挤压块的上方位置，主顶针安装在主顶针安装孔内并位于限制块的后方位置，副顶针安装在副顶针安装孔内，移动通道为长矩形凹槽结构并上下垂直贯穿主板模，正压顶杆安装在主板模上方位置并位于移动通道内，副压顶杆安装在在主板模的下方位置并位于移动通道内，螺栓穿过主板连接孔和副板连接孔并通过螺母锁紧将主板模和副板模固定连接，两个安装座分别固定安装在主板模和副板模的外端面下方位置上。
3、根据本专利技术提供的一种双向制备超细晶薄板的双向挤压模具，所述挤压块的宽度为14mm，高度为24.8mm，厚度为10mm，左右两个挤压块的上端内侧端角位置均设有三角形的倒角。
4、根据本专利技术提供的一种双向制备超细晶薄板的双向挤压模具，所述限制块的宽度为17mm，高度20mm，厚度为10mm，左右两个限制块的下端外侧端角位置均设有三角形的倒角。
5、根据本专利技术提供的一种双向制备超细晶薄板的双向挤压模具，左右两个所述移动通道为长矩形凹槽结构，移动通道的上端部分的宽度为12mm，中间部分的宽度为8mm，下端部分的宽度为10mm，深度均为10mm。
6、根据本专利技术提供的一种双向制备超细晶薄板的双向挤压模具，左右两个所述流出通道均为梯形凹槽结构，流出通道的上端宽度为43mm，前后两端的高度分别为10mm和21mm，底部的斜长度为53mm，凹槽深度为10mm。
7、本专利技术的有益效果是：本专利技术所述一种双向制备超细晶薄板的双向挤压模具，为达到能够制备梯度分布均匀的超细晶金属薄板的目的，首先，该挤压模具中的限制块与挤压块均可以从主板模上拆卸下来，并且挤压块下端外侧端角位置的倒角和限制块下端外侧端角位置的倒角可以采用不同的倒角角度和高度。这样不仅安装更为便捷，而且还可以通过改变倒角的倒角角度、高度进而改变待加工工件的加工角度和厚度，因此可以加工出具有不同梯度的超细晶金属薄板。此外，本挤压模具通过正压顶杆和副压顶杆实现可双向挤压成型，通过双向成型的方式制备出具有梯度结构的超细晶金属薄板，可以充分的保证待加工工件在倒角处剪切变形的平稳进行，由于两侧同时发生剪切变形，则大大提高了制备具有梯度结构的超细晶金属薄板的效率。
8、其次，该模具的加工超细晶金属薄板的过程也非常的简单高效，该挤压模具充分利用了金属的塑性形变的性能，在使用时，首先待加工工件放置在移动通道内，然后通过外置的冲头对正压顶杆施压，待加工工件沿着移动通道竖直向下运动并与挤压块相接触发生剪切变形，然后，进入流通通道，然后形成具有梯度结构的超细晶金属薄板，整个加工过程简单、效率高。
9、最后，待加工工件在发生剪切变形时，与挤压块接触的一侧受到了较大的应变，而在限制块一侧所受到的应变较小，因此所成型的超细晶金属板材在其截面的方向上晶粒的尺寸呈现出具有梯度分布的结构。并且，待加工工件与挤压块接触的一侧晶粒的尺寸的范围是100-500nm，极大地提高了材料的强度，而在待加工工件与限制块相接触的一侧晶粒的尺寸范围是1-5um，因此，拥有进一步变形的能力，故通过该挤压模具所制备的具有梯度结构的超细晶金属薄板不仅具有较高的强度，同时还具备了较高的塑性。
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1.一种双向制备超细晶薄板的双向挤压模具，包括主板模(1)、副板模(2)、主板连接孔(3)、副板连接孔(4)、挤压块卡设槽(5)、限制块卡设槽(6)、主顶针安装孔(7)、副顶针安装孔(8)、沉孔(9)、沉头顶(10)、挤压块(11)、限制块(12)、主顶针(13)、副顶针(14)、移动通道(15)、流出通道(16)、正压顶杆(17)、副压顶杆(18)、螺栓(19)、螺母(20)和安装座(21)，其特征在于：四个所述主板连接孔(3)为通孔结构并位于主板模(1)上，四个副板连接孔(4)为通孔结构并位于副板模(2)上，挤压块卡设槽(5)为凹槽结构并位于主板模(1)的内侧端面上，限制块卡设槽(6)为凹槽结构并位于挤压块卡设槽(5)的正上方位置，主顶针安装孔(7)位于限制块卡设槽(6)内并贯穿主板模(1)，流出通道(16)为凹槽结构并位于挤压块卡设槽(5)和限制块卡设槽(6)的左右两侧位置，副顶针安装孔(8)位于流出通道(16)内并贯穿主板模(1)，沉孔(9)位于挤压块卡设槽(5)内，沉头顶(10)安装在沉孔(9)内，挤压块(11)位于沉头顶(10)的前端位置并安装在挤压块卡设槽(5)内，
2.如权利要求1所述的一种双向制备超细晶薄板的双向挤压模具，其特征在于：所述挤压块(11)的宽度为14mm，高度为24.8mm，厚度为10mm，左右两个挤压块(11)的上端内侧端角位置均设有三角形的倒角。
3.如权利要求1所述的一种双向制备超细晶薄板的双向挤压模具，其特征在于：所述限制块(12)的宽度为17mm，高度20mm，厚度为10mm，左右两个限制块(12)的下端外侧端角位置均设有三角形的倒角。
4.如权利要求1所述的一种双向制备超细晶薄板的双向挤压模具，其特征在于：左右两个所述移动通道(15)为长矩形凹槽结构，移动通道(15)的上端部分的宽度为12mm，中间部分的宽度为8mm，下端部分的宽度为10mm，深度均为10mm。
5.如权利要求1所述的一种双向制备超细晶薄板的双向挤压模具，其特征在于：左右两个所述流出通道(16)均为梯形凹槽结构，流出通道(16)的上端宽度为43mm，前后两端的高度分别为10mm和21mm，底部的斜长度为53mm，凹槽深度为10mm。
...【技术特征摘要】
1.一种双向制备超细晶薄板的双向挤压模具，包括主板模(1)、副板模(2)、主板连接孔(3)、副板连接孔(4)、挤压块卡设槽(5)、限制块卡设槽(6)、主顶针安装孔(7)、副顶针安装孔(8)、沉孔(9)、沉头顶(10)、挤压块(11)、限制块(12)、主顶针(13)、副顶针(14)、移动通道(15)、流出通道(16)、正压顶杆(17)、副压顶杆(18)、螺栓(19)、螺母(20)和安装座(21)，其特征在于：四个所述主板连接孔(3)为通孔结构并位于主板模(1)上，四个副板连接孔(4)为通孔结构并位于副板模(2)上，挤压块卡设槽(5)为凹槽结构并位于主板模(1)的内侧端面上，限制块卡设槽(6)为凹槽结构并位于挤压块卡设槽(5)的正上方位置，主顶针安装孔(7)位于限制块卡设槽(6)内并贯穿主板模(1)，流出通道(16)为凹槽结构并位于挤压块卡设槽(5)和限制块卡设槽(6)的左右两侧位置，副顶针安装孔(8)位于流出通道(16)内并贯穿主板模(1)，沉孔(9)位于挤压块卡设槽(5)内，沉头顶(10)安装在沉孔(9)内，挤压块(11)位于沉头顶(10)的前端位置并安装在挤压块卡设槽(5)内，限制块(12)安装在限制块卡设槽(6)内并位于挤压块(11)的上方位置，主顶针(13)安装在主顶针安装孔(7)内并位于限制块(12)的后方位置，副顶针(14)安装在副顶针安装孔(8)内，移动通道(15)为长矩形凹槽结构并上下垂直贯穿主板模(1)，正压顶杆...
【专利技术属性】
技术研发人员：庞学勤，余晓东，谷欣然，邓荣斌，赵俊宇，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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