[发明专利]软硬滚连续循环弯曲方法及设备

说明书

技术领域

这是一种软硬滚弯曲方法及设备，它可以运用于纳米超细晶材料、多孔隙材料和各种微观结构材料的制备，它也适用于材料基体表面和内部的微纳米空间结构的制备。

背景技术

纳米超细晶材料作为一种新型材料，由于性能优异，已经引起了产业界的广泛关注。纳米超细晶形态的物质，在力学、磁学、光学、电学、热学等方面的性能表现出不同于常规尺寸物质的特性，这样的材料通常在以上方面有优良的性能。因此生产纳米超细晶材料成为新的工业发展方向。在各种制备方法中，深度塑性加工方法（SPD）能够直接制备出材料，但是很多也有自己的局限性。等径角挤压（ECAP）研究还有待深入；高压扭转（HPT）只能加工圆形工件，且厚度和数量有限；循环挤压（CEC）制备细晶尺寸有限；连续循环弯曲工艺（CCB）在实际过程中很难得到超细晶材料；折皱压直（RCS）在材料表面形成的组织不均匀。因此大部分方法还存在制备材料组织结构不均匀、生产效率低、得率少、加工尺寸有限、成本高工艺复杂、不能连续生产等问题。研究新型加工方法非常有必要。

对于多孔隙组织材料经常被用于化学反应、电化学反应、催化作用、过滤、热交换等场合，往往实际有效表面积决定了反应程度的深浅、反应速度、有效物质利用率、生产成本、反应体大小等关键因素。因此有效地增加实际表面积对于材料的使用有非常重要的实际意义。传统的粉末压制、粉末烧结、化学沉积、电沉积、渗流铸造、粉体发泡、喷溅沉积等方法。这些方法均在材料制造过程中一并将孔隙结构形成，材料完成之后，孔隙结构、孔隙率均不再改变。有些方法还不能连续生产，孔隙率在制造完成之后不能改变。孔隙结构不能在材料横向方向上成有功能性的规则分布，影响深层的反应。同时生产控制较难，效率低，效果差。因此孔隙率可以调节，孔隙分布在厚度方向上呈梯度分布，能够连续高效生产的孔隙制造方法是非常有意义的。

随着现代生活生产的发展，需要各种性能优异的材料。传统材料在表面具有强度较高的织构，某些场合下需要降低强度，使得材料具有一定的柔性或韧性；或者需要材料表面或内部有一定的微裂纹，形成新的表面外观；或则要实现某种功能，如易碎易裂，也需要降低材料强度；或者在材料内部需要形成大量的微观空间结构等。这些都需要对传统材料进行深度加工，形成新型材料。

发明内容

这是一种软硬滚弯曲方法及设备，它可以运用于纳米超细晶材料、 多孔隙材料和相关微观结构的制备，它也适用于材料基体表面和内部的微纳米空间结构的制备。设备的核心部分由两种不同硬度的滚（软滚和硬滚）组成。当材料通过软硬滚之间时，软硬滚的合力作用使材料发生弯曲变形，变形可靠，加工量稳定，精确可控，使得材料制成率高。软滚在硬滚弯曲材料时起到辅助给力的作用，使得材料弯曲非常充分。于此同时，软滚还在横向保护了材料的完整性，使得材料受到弯曲时不易断裂和脱落，材料在加工完之后的机械强度加以保证。软硬滚可成对使用或多对组合使用，以实现单向弯曲（图1）或双向循环弯曲（图2）；即可对带状材料进行加工，也在可在加装必要的夹具后对离散材料进行加工（图3）。此方法及设备结构简单、成本低、性能可靠、生产效能高，非常适用于工业化应用，运用领域十分广泛。

特征：

1.  通过材料在软滚的压力下贴敷于硬滚，使得材料弯曲。相对于中性层，在弯曲的内侧产生压应力，同时外侧产生拉应力，然后改变材料的内部晶粒的大小、形状或材料内部的空间结构，进而得到纳米超细晶材料、增大多孔隙材料表面积、产生微裂纹或者制备材料的微纳米空间结构。

2.  软硬滚的直径大小可以根据材料、效果的不同进行调整。调整硬滚的直径大小可以改变材料弯曲的曲率。

3.  通过调整软硬滚之间的轴间距来调整弯曲力的大小和范围大小，来设定加工效果的强弱。

4.  根据材料的机械强度来调整软滚的硬度，在保证压力充分同时，以保护在加工过程中材料不被压溃。对于粉体材料，软滚在辅助硬滚产生压力时，从纵向还保护了材料颗粒脱落，防止材料因受到弯曲而断裂。

5.  可根据加工材料的不同和加工工艺的不同，使用一对软硬滚组成的单元滚或者多对组合软硬滚组成的组合滚；另外，单元滚之间的高度差也可以进行调控，使得加工过程更顺畅，确保工艺质量和拉伸效果。

6.  组合滚对材料进行循环弯曲，循环次数可以根据需要进行灵活调控，这样制造效能被大大提高，加工过程中的可调控性也比以往大有保障，此工艺高效简单，大大降低了生产成本。