[发明专利]多功能高压扭转纳米材料成型机

说明书

本发明公开了一种多功能高压扭转纳米材料成型机，通过控制器及固化软件设置高压扭转过程中的载荷、压强、旋转角度、扭矩、转速、温度、时间、真空度相关参数，配合液压泵、步进电机及加热冷却装置对金属块体及粉末材料进行高压扭转变形，制备广泛应用于航空、航天、船舶、兵器、核工业等领域的新型纳米材料。本发明的有益效果：对加工材料提供200吨压力及2300Nm极大扭矩；对材料进行加热、冷却、及惰性气体保护；配套模块化铁砧套件能在自由变形，半约束变形，全约束变形，块体成型条件下制备大尺寸纳米材料；加工过程中通过传感器及数据采集器进行闭环反馈精确控制；独立参数设置，在多种条件下制备不同性能的新型纳米型材。

技术领域

本发明属于机械电子技术领域，具体涉及液压执行控制，步进电机执行控制，机械传动装置设计制造，模具设计制造，夹具设计制造，模拟数字信号处理，加热系统设计制造，冷却系统设计制造，控制及采集分析软件编写。

背景技术

同类：采用高压扭转法制备金属纳米材料的方法属于块体金属及粉末金属大塑性变形的常规方法。目前国内及国外没有多功能高压扭转纳米材料成型的专用设备。通常只是在传统压力机上进行改进，但由于材料及工艺的复杂性，实际作用于样品的压力值不能满足试验及生产的要求，并且不具备加热，冷却，惰性气体保护，传感器闭环反馈控制，及模块化更换铁砧对样品进行自由变形高压扭转、半约束高压扭转、全约束高压扭转及块体成型高压扭转的功能。

相关：本发明中涉及的部分部件国内有类似应用，但本发明中有特殊改动：

1.常规压力设备中成型铁砧为单一固定式，本发明中成型铁砧可模块化更换，且成型铁砧能承受25.5Gpa压强。

2.常规压力扭转设备中不能对扭矩进行标定，本发明中能对传动轴施加给样品的扭矩进行标定，标定范围最大2300Nm。

3.常规压力扭转设备中不能对样品进行加热，本发明采用射频加热技术能对样品加热到700℃。

4.常规压力扭转设备中不能对样品进行冷却，本发明能对样品进行冷却其温度范围为-20℃～20℃。

5.常规压力扭转设备不能对样品进行惰性气体保护，本发明能在样品加热时进行氦气等惰性气体保护。

6.常规压力扭转设备不能同时软件控制步进电机及液压泵进行精确运动，本发明中集成控制软件能对样品在高压扭转过程中的载荷、压强、旋转角度、扭矩、转速、温度、时间、真空度通过数据采集系统进行闭环反馈控制。

具体比较：国内及国外无专业用于金属块体及金属粉末大塑性变形的多功能高压扭转纳米材料成型机。目前的高压扭转纳米材料制备设备通常是在压力机上进行改进，对样品施加一定的压力和扭矩，由于材料和工艺的特殊性，压力值得不到保证，样品的细晶化程度不高，同时不具备加热、冷却、惰性气体保护功能，在成型尺寸上不能进行大型块体材料的高压扭转纳米材料成型。

国内及国外尚无真正用于金属块体及金属粉末大塑性变形的多功能高压扭转纳米材料成型机，属于技术市场空白。不能满足航空、航天、船舶、兵器、核工业等领域对金属纳米材料的研究应用需求。

国内急需发明一款能在不同压力、扭矩、温度及不同约束条件下制备大型金属纳米材料的多功能成型机以满足航空、航天、船舶、兵器、核工业等应用领域对新型纳米材料的研究应用需求。

发明内容

本发明的目的是：提供一种能在不同压力、扭矩、温度、气氛条件下以不同约束方式制备不同尺寸的金属块体及金属粉末纳米材料的多功能高压扭转纳米材料成型机。以满足航空、航天、船舶、兵器、核工业等应用领域对新型纳米材料的研究应用需求。

解决本发明的具体技术方案：