技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種異種雙金屬復(fù)合板的共擠壓制備設(shè)備及工作方法，特別是涉及異種難復(fù)合的金屬材料。

背景技術(shù)：
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隨著航空航天、航?；ず秃四苎b備等工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對材料綜合性能的要求日益增高，單一組元的材料難以滿足各種復(fù)雜環(huán)境下的技術(shù)要求。而異種雙金屬復(fù)合板結(jié)合了各自單一基體金屬的材料性能優(yōu)點，大大提升了材料的綜合性能。研究和制備異種雙金屬復(fù)合板成為材料科學(xué)與工程領(lǐng)域重要發(fā)展方向之一。

現(xiàn)有的雙金屬復(fù)合板制備工藝主要有：軋制復(fù)合法、爆炸復(fù)合法和鑄造復(fù)合法等。這些方法主要存在的問題和缺陷有：

1）軋制復(fù)合法由于兩種金屬復(fù)合過程中暴露在空氣中，存在界面氧化問題，界面結(jié)合強度和性能難以得到保證；另外，對于熱性能差異大的兩種金屬材料，只能在滿足熔點較低金屬熱變形的條件下盡可能地提高軋制溫度來提高熔點高的金屬流動性能，使得這兩種材料的軋制復(fù)合質(zhì)量的提升受到一定的限制。

2）爆炸復(fù)合法存在污染環(huán)境、操作具有危險性等不足，而且爆炸殘留物長期存在復(fù)合界面中，影響復(fù)合板材性能和質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性。

3）鑄軋復(fù)合法由于制備過程中復(fù)合板材的尺寸精度難以控制，往往還需軋制工序輔助，生產(chǎn)成本高、效率低等缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于提供一種異種雙金屬復(fù)合板的共擠壓制備設(shè)備及工作方法，該異種雙金屬復(fù)合板的共擠壓制備設(shè)備及工作方法設(shè)計合理，有利于解決了現(xiàn)有技術(shù)中雙金屬結(jié)合界面氧化、制備工藝安全性低、復(fù)合板材尺寸精度難以控制、生產(chǎn)成本高和效率低等問題和缺陷。

本發(fā)明異種雙金屬復(fù)合板的共擠壓制備設(shè)備，其特征在于：包括共擠壓模架、設(shè)在共擠壓模架下部的擠壓下模具和設(shè)在共擠壓模架上部的非等通道擠壓上模具，所述非等通道擠壓上模具體內(nèi)設(shè)有用于擠入第一種金屬流體的第一通道，所述非等通道擠壓上模具與擠壓下模具之間形成用于擠入第二種金屬流體的第二通道和擠出雙金屬復(fù)合板料的第三通道。

進一步的，上述非等通道擠壓上模具的下部且位于第一通道的兩側(cè)分別設(shè)有非等通道外轉(zhuǎn)角鑲塊和非等通道內(nèi)轉(zhuǎn)角鑲塊。

進一步的，上述第三通道的出料口端設(shè)有擠出工作帶可調(diào)鑲塊。

進一步的，上述第一通道包括第一段和第二段，第一段的截面積大于第二段的截面，所述第二段的截面大于第三通道的截面。

進一步的，上述非等通道外轉(zhuǎn)角鑲塊的內(nèi)側(cè)為斜面，非等通道內(nèi)轉(zhuǎn)角鑲塊的外側(cè)為圓弧形。

本發(fā)明異種雙金屬復(fù)合板的共擠壓制備設(shè)備的工作方法，其特征在于：所述異種雙金屬復(fù)合板的共擠壓制備設(shè)備包括共擠壓模架、設(shè)在共擠壓模架下部的擠壓下模具和設(shè)在共擠壓模架上部的非等通道擠壓上模具，所述非等通道擠壓上模具體內(nèi)設(shè)有用于擠入第一種金屬流體的第一通道，所述非等通道擠壓上模具與擠壓下模具之間形成用于擠入第二種金屬流體的第二通道和擠出雙金屬復(fù)合板料的第三通道；工作時，預(yù)加熱后的金屬棒材料放入熱擠壓機設(shè)備料筒,沿著擠壓方向,金屬棒材料熔體（第一金屬流體）流動經(jīng)過非等通道擠壓上模具，非等通道外轉(zhuǎn)角鑲塊和非等通道內(nèi)轉(zhuǎn)角鑲塊實現(xiàn)劇烈塑性變形，金屬棒材料熔體（第一金屬流體）的晶粒，提高材料性能；與此同時，金屬薄板材料（第二金屬流體）沿著水平橫向方向送入共擠壓模架的第三通道型腔中，與上述金屬棒材料熔體（第一金屬流體）進行壓力連接結(jié)合，非等通道擠壓下模具和支撐板起到輔助材料流動和支撐的作用，擠出工作帶可調(diào)鑲塊位于共擠壓模架的末端，通過調(diào)節(jié)鑲塊工作帶的長度，滿足雙金屬共擠壓復(fù)合板擠出速度的均勻性，并實現(xiàn)雙金屬復(fù)合板的變形協(xié)調(diào)控制。

本發(fā)明異種雙金屬共擠壓制備工藝是集傳統(tǒng)的熱擠壓與壓力連接為一體，利用劇烈塑性變形的擠壓力和溫度場進行兩種金屬的復(fù)合，并在合適的熱處理作用下界面結(jié)合的一種材料加工新技術(shù)。它具有以下幾個優(yōu)點：

1）封閉式擠壓，使成形的金屬與空氣隔離，可以防止金屬坯料的氧化層擠入復(fù)合模，從而有效地保證兩種材料結(jié)合面清潔，保證其連接熔合質(zhì)量；

2）避開了異種金屬熱差異性帶來的成形困擾，擠壓力可直接轉(zhuǎn)換為連接結(jié)合壓力；

3）模具結(jié)構(gòu)簡單，成形板材精度高，可控性強；

4）節(jié)能降耗，生產(chǎn)過程連續(xù)化和短流程化。

本發(fā)明的用途：航空航天、航?；ぁ⒑四茉O(shè)備和汽車工業(yè)等要求滿足多功能復(fù)合材料特性的結(jié)構(gòu)件。如飛機蒙皮，外表面可用鈦合金板材滿足極端的環(huán)境下材料要求，內(nèi)層材料可用高強鋁合金滿足輕量化和降低成本的要求。再如,汽車覆蓋件外皮可用高強度鋼板,內(nèi)結(jié)構(gòu)件可用鎂鋁合金等滿足輕量化和節(jié)能減排的要求。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明的剖面構(gòu)造圖。

具體實施方式：

本發(fā)明異種雙金屬復(fù)合板的共擠壓制備設(shè)備包括共擠壓模架4、設(shè)在共擠壓模架4下部的擠壓下模具6和設(shè)在共擠壓模架上部的非等通道擠壓上模具3，所述非等通道擠壓上模具3體內(nèi)設(shè)有用于擠入第一種金屬流體1的第一通道a，所述非等通道擠壓上模具3與擠壓下模具6之間形成用于擠入第二種金屬流體2的第二通道b和擠出雙金屬復(fù)合板料的第三通道c。

進一步的，上述非等通道擠壓上模具的下部且位于第一通道的兩側(cè)分別設(shè)有非等通道外轉(zhuǎn)角鑲塊5和非等通道內(nèi)轉(zhuǎn)角鑲塊8，上述非等通道外轉(zhuǎn)角鑲塊的內(nèi)側(cè)為斜面，非等通道內(nèi)轉(zhuǎn)角鑲塊的外側(cè)為圓弧形，非等通道外轉(zhuǎn)角鑲塊5的設(shè)計，主要用于控制金屬棒材料(第一種金屬流體1)轉(zhuǎn)角時的材料流動，以及與金屬薄板材料(第二種金屬流體2)結(jié)合初始位置和狀態(tài)；非等通道內(nèi)轉(zhuǎn)角鑲塊8的設(shè)計，主要用于控制金屬棒材料(第一種金屬流體1)轉(zhuǎn)角時金屬流動行為。

金屬棒材料(第一種金屬流體1)沿著重力方向擠壓，材料熱熔點相對金屬薄板材料(第二種金屬流體2)較低，熱擠壓過程中發(fā)生非等通道轉(zhuǎn)角劇烈塑性變形；

金屬薄板材料(第二種金屬流體2)沿著水平橫向方向送料，材料熱熔點相對金屬棒材料(第一種金屬流體1)較高，擠壓過程中不發(fā)生明顯的塑性變形。

非等通道擠壓上模具3主要用于控制金屬棒材料(第一種金屬流體1)擠壓比并起到材料分流的作用。

共擠壓模架4主要用于連接所有的模具結(jié)構(gòu)件，使得整體結(jié)構(gòu)在一個裝置中。

擠壓下模具6主要起到支撐金屬薄板材料(第二種金屬流體2)，上表面要求具有良好的表面質(zhì)量輔助擠壓過程中材料流動；

進一步的，上述第三通道的出料口端設(shè)有擠出工作帶可調(diào)鑲塊10，擠出工作帶可調(diào)鑲塊9，主要用于調(diào)節(jié)制備過程中擠出速度的均勻性，控制擠出的雙金屬復(fù)合板10的尺寸精度等。

在擠壓下模具6下方設(shè)有支撐板7，主要用于連接和支撐擠壓下模具6。

進一步的，上述第一通道包括第一段和第二段，第一段的截面積大于第二段的截面，所述第二段的截面大于第三通道的截面。

擠出的雙金屬復(fù)合板10，還需進行熱處理工藝提高界面結(jié)合強度和復(fù)合板材的硬度。

本發(fā)明異種雙金屬復(fù)合板的共擠壓制備設(shè)備的工作方法所述異種雙金屬復(fù)合板的共擠壓制備設(shè)備包括共擠壓模架、設(shè)在共擠壓模架下部的擠壓下模具和設(shè)在共擠壓模架上部的非等通道擠壓上模具，所述非等通道擠壓上模具體內(nèi)設(shè)有用于擠入第一種金屬流體的第一通道，所述非等通道擠壓上模具與擠壓下模具之間形成用于擠入第二種金屬流體的第二通道和擠出雙金屬復(fù)合板料的第三通道；工作時，預(yù)加熱后的金屬棒材料放入熱擠壓機設(shè)備料筒,沿著擠壓方向,金屬棒材料熔體（第一金屬流體）流動經(jīng)過非等通道擠壓上模具，非等通道外轉(zhuǎn)角鑲塊和非等通道內(nèi)轉(zhuǎn)角鑲塊實現(xiàn)劇烈塑性變形，金屬棒材料熔體（第一金屬流體）的晶粒，提高材料性能；與此同時，金屬薄板材料（第二金屬流體）沿著水平橫向方向送入共擠壓模架的第三通道型腔中，與上述金屬棒材料熔體（第一金屬流體）進行壓力連接結(jié)合，非等通道擠壓下模具和支撐板起到輔助材料流動和支撐的作用，擠出工作帶可調(diào)鑲塊位于共擠壓模架的末端，通過調(diào)節(jié)鑲塊工作帶的長度，滿足雙金屬共擠壓復(fù)合板擠出速度的均勻性，并實現(xiàn)雙金屬復(fù)合板的變形協(xié)調(diào)控制。

本發(fā)明異種雙金屬共擠壓制備工藝是集傳統(tǒng)的熱擠壓與壓力連接為一體，利用劇烈塑性變形的擠壓力和溫度場進行兩種金屬的復(fù)合，并在合適的熱處理作用下界面結(jié)合的一種材料加工新技術(shù)。它具有以下幾個優(yōu)點：

1）封閉式擠壓，使成形的金屬與空氣隔離，可以防止金屬坯料的氧化層擠入復(fù)合模，從而有效地保證兩種材料結(jié)合面清潔，保證其連接熔合質(zhì)量；

2）避開了異種金屬熱差異性帶來的成形困擾，擠壓力可直接轉(zhuǎn)換為連接結(jié)合壓力；

3）模具結(jié)構(gòu)簡單，成形板材精度高，可控性強；

4）節(jié)能降耗，生產(chǎn)過程連續(xù)化和短流程化。

本發(fā)明的用途：航空航天、航?；?、核能設(shè)備和汽車工業(yè)等要求滿足多功能復(fù)合材料特性的結(jié)構(gòu)件。如飛機蒙皮，外表面可用鈦合金板材滿足極端的環(huán)境下材料要求，內(nèi)層材料可用高強鋁合金滿足輕量化和降低成本的要求。再如,汽車覆蓋件外皮可用高強度鋼板,內(nèi)結(jié)構(gòu)件可用鎂鋁合金等滿足輕量化和節(jié)能減排的要求。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。