用于异种金属共挤的起伏表面模芯、挤压模具及挤压方法技术

本发明专利技术公开了一种用于异种金属共挤的起伏表面模芯、挤压模具及挤压方法，起伏表面模芯，其相对的两个工作面均为起伏表面，起伏表面的一个起伏周期的形状为波纹形、矩形、梯形或三角形，两个工作面的起伏表面的峰、谷间隔设置。与传统平面形模芯相比，这种起伏表面模芯将型材的结合界面由传统的二维形状提高到了三维形状，增大了结合界面的面积；金属材料在这种模芯的起伏表面处能够产生更大的三维塑性应变，增大了结合界面氧化物和污染物的破碎程度，提高了新鲜金属的暴露程度，同时也有助于界面处材料组织的细化。界面处氧化物和污染物破碎程度越大，新鲜金属的暴露程度越高，越有助于形成良好的结合界面，从而可有效提高界面结合强度。界面结合强度。界面结合强度。

【技术实现步骤摘要】
用于异种金属共挤的起伏表面模芯、挤压模具及挤压方法


[0001]本专利技术属于异种金属共挤模具
，具体涉及一种用于异种金属共挤的起伏表面模芯、挤压模具及挤压方法。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]随着科学技术的发展，新结构、新材料和新工艺的应用日益广泛，许多行业领域对材料性能的要求越来越高，单一的金属材料在某些工况条件下也难以满足使用要求，同时，为充分发挥不同材料的性能和功能优势，更有效地实现轻量化，并降低成本，异种金属共挤等复合成形技术日益受到人们的重视，在实际生产和应用中不断发挥越来越重要的作用。
[0004]多种金属坯料复合热挤压技术是生产异种金属复合型材的常用方法，该方法将不同种类的金属坯料加热后分别放入到挤压筒的不同坯料腔内，在挤压机推杆的推动下，坯料沿模芯表面被挤入焊合室，在焊合室内的高温高压和塑性变形作用下实现界面结合，结合后的材料最终被挤出模具工作带(定径带)而形成复合型材，异种金属的结合界面最终留在型材的内部。复合共挤成形的金属可包括：不同牌号的铝合金(铝
‑
铝合金复合共挤)、不同牌号的镁合金(镁
‑
镁合金复合共挤)、铝合金与镁合金(铝
‑
镁合金复合共挤)、铝合金与铝锂合金(铝
‑
铝锂合金复合共挤)等。
[0005]复合挤压型材的结合界面是异种金属材料在焊合室内经固态焊合而形成的，结合界面上常分布有夹杂、空洞等缺陷，这些位置往往成为产生腐蚀及应力腐蚀、疲劳裂纹萌生与扩展的主要位置，因而成为复合型材性能中最为薄弱的部位。结合界面上的缺陷可分为宏观缺陷和微观缺陷，宏观缺陷是指结合界面尚未结合而形成的宏观孔洞或裂隙，微观缺陷是指结合界面在宏观尺度下结合良好，但在微观尺度下仍存在微孔洞、微裂隙、氧化膜或其它夹杂物等，从而导致结合界面两侧金属原子未能结合和形成金属键。因此，异种金属复合挤压型材的整体力学性能与质量很大程度上取决于界面的结合质量，如何提高界面结合质量和性能成为异种金属复合挤压型材产品的关键和难点，也是异种材料复合热挤压
一直追求的目标。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种用于异种金属共挤的起伏表面模芯、挤压模具及挤压方法。
[0007]为解决以上技术问题，本专利技术的以下一个或多个实施例提供了如下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种用于异种金属共挤的起伏表面模芯，其相对的两个工作面均为起伏表面，两个工作面的起伏表面的峰、谷间隔设置。
[0009]第二方面，本专利技术提供一种用于异种金属共挤的挤压模具，其模芯为所述起伏表
面模芯。
[0010]第三方面，本专利技术提供一种用于异种金属共挤的挤压方法，以两种金属复合共挤为例，包括如下步骤：
[0011]将模具进行预加热，然后装入挤压筒；将两种金属坯料进行加热，并将加热后的两种异种金属坯料分别放入挤压筒中各自的坯料腔中进行挤压；
[0012]两种异种金属坯料在挤压杆和挤压垫的推动作用下发生塑性变形，并沿模芯的起伏表面流入焊合室，在焊合室内的高温、高压和变形作用下实现界面结合，并在坯料结合界面处形成相应形状的三维结合界面；
[0013]界面结合后的坯料从模孔中挤出，得到带有三维结合界面的异种金属复合型材。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的以上一个或多个技术方案取得了以下有益效果：
[0015]挤压工艺与模具结构对异种材料复合挤压型材结合界面的微观组织形貌和力学性能具有重要影响。与矩形模芯相比，尖角形模芯更有利于提高界面结合的质量；过浅的焊合室将导致结合界面出现宏观孔洞缺陷，在模芯下方易出现气室或导致金属与模芯表面之间出现滑动摩擦，而较深的焊合室有利于提高型材的界面结合质量和极限挤压速度。所以，增加挤压模具焊合室高度可有助于提高界面结合质量。在异种金属复合热挤压过程中，结合界面上的两种金属的结合过程可归结为不规则的界面微凸起不断接触而造成的界面微空洞闭合和界面晶界迁移行为，影响空洞闭合和结合的主要因素包括温度、应力、应变、应变速率和材料本身，其中塑性应变影响结合界面氧化层或污染层的破碎程度及新鲜金属暴露程度，也影响空洞周围的位错密度，而位错密度又对原子扩散具有重要影响。因此，提高结合界面上的局部应变，即增大结合界面区域的塑性变形有助于提高氧化层或污染层的破碎程度及新鲜金属暴露程度。
[0016]表面起伏模芯采用非平面形状(即起伏形状)，且两个工作的起伏表面采用多种对应方式，如波纹表面模芯可采取波峰与波峰对应、波峰与波谷对应、波峰与波谷错角度对应等方式。与传统平面形模芯相比，这种表面起伏模芯能够将结合界面由传统的二维形状提高到三维形状，可有效增大结合面积，尤其是能够使金属材料在这种模芯的波纹表面和结合界面处产生更大的三维塑性变形，显著增大结合界面氧化物和污染物的破碎程度，明显提高新鲜金属的暴露程度，同时也有助于界面处材料组织的细化。界面处的氧化物和污染物破碎程度越大，新鲜金属的暴露程度越高，就越有助于界面的结合，从而可有效提高异种金属复合挤压型材的界面结合强度及其质量。
附图说明
[0017]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0018]图1为本专利技术实施例的起伏表面模芯挤压模具的立体结构剖面图；
[0019]图2为本专利技术实施例的起伏表面模芯挤压模具的结构剖分示意图(a)和起伏表面模芯放大图(b)；
[0020]图3为本专利技术实施例的模芯表面起伏结构示意图，其中，(a)为波纹形，(b)矩形，(c)梯形，(d)三角形；
[0021]图4为本专利技术实施例的模芯两个工作表面起伏结构的对应方式，其中，(a)为波峰
对波谷，(b)波峰对波腰，(c)波峰对波峰，(d)波纹形对三角形；
[0022]图5为本专利技术实施例的双面波纹形的模芯形状(波峰对波谷)结构示意图，其中，(a)为轴侧图，(b)为(a)中A
‑
A方向的剖面图；
[0023]图6为本专利技术实施例1的双面波纹形模芯模具挤出的Mg
‑
Al复合板的结构示意图，其结合界面为波纹形；
[0024]图7中(a)为本专利技术实施例2的双面三角形模芯挤压模具的结构剖分示意图，(b)为双面三角形模芯放大图，两种坯料的材质分别为7075铝合金和6063铝合金；
[0025]图8为本专利技术实施例2中的双面三角形起伏的模芯形状，其中，(a)为轴测图，(b)为(a)中轴测图中A
‑
A方向的剖面图；
[0026]图9为本专利技术实施例2中双面三角形起伏的模芯模具挤出的Al
‑
Al复合板的结构示意图，结合界面为三角形；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于异种金属共挤的起伏表面模芯，其特征在于：其相对的两个工作面均为起伏表面，两个工作面的起伏表面采用峰、谷间隔设置。2.根据权利要求1所述的用于异种金属共挤的起伏表面模芯，其特征在于：起伏表面的一个起伏周期的形状为波纹形、矩形、梯形或三角形。3.根据权利要求2所述的用于异种金属共挤的起伏表面模芯，其特征在于：起伏表面模芯相对的两个工作面的起伏结构对应方式为：波纹形对波纹形、波纹形对三角形、波纹形对梯形、波纹形对矩形、矩形对矩形、矩形对三角形、矩形对梯形、梯形对梯形、梯形对三角形或三角形对三角形。4.根据权利要求2所述的用于异种金属共挤的起伏表面模芯，其特征在于：起伏结构对应方式为：峰对谷、峰对腰或峰对峰。5.一种用于异种金属共挤的挤压模具，其特征在于：其模芯为所述起伏表面模芯。6.根据权利要求5所述的用于异种金属共挤的挤压模具，其特征在于：所述起伏表面模芯的起伏通道与...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国群，王跃林，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：