高低温震荡高压扭转塑性变形设备

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这是一种在高温环境下，对材料（通常为粉末或预成形坯）同时施加超高轴向静压力与周期性往复扭转载荷的多场耦合先进材料制备设备。其本质是“高压”、“扭转”、“震荡”、“热压”的动态融合与强化。

宽温域变频高压扭转塑性变形设备	型号			GH-HTM-516
	功率			58KW（感应电源30+机械泵1.1+扭转盘10+振荡压力系统15）
	温度范围			-200℃~500℃；
	最大压力			200吨
	产品介绍视频
	优点			1、晶粒超细化能力极强，晶粒尺寸可达100纳米以下 2、致密度高，动态剪切力能更有效地破碎和挤出孔隙，尤其对难致密化材料效果显著 3、改善材料均匀性，剧烈的塑性流动有助于均匀化成分、弥合界面，制备出高性能的复合材料或梯度材料。 4、增强粉末固结能力，对于机械合金化粉末、非晶粉末，剪切变形能打破表面钝化层，实现“固态焊接”，促进非晶晶化或复合相的形成 5、可能降低固结温度，由于剪切变形的热效应和活化作用，有时可以在比SPS更低的温度下实现完全致密化。
	震荡视频
	震荡实现方式			震荡功能的实现，本质上是将数字化的震荡波形指令（电信号），通过高响应的伺服阀，转化为液压油的流量与方向的高速交替变化，进而驱动油缸活塞产生精确的机械往复运动，并通过闭环反馈实时修正误差，最终在样品上复现出设定的动态压力波形振荡压力的数据最终会以正弦波的方式实时显示在程序里，根据波形可以分析出实时振荡压力的波峰、波谷、振幅和频率。震荡频率0~5Hz可调震荡压力幅度≤5吨，常用的是1吨，主要看模具是否可以承受，震荡压力幅度过大，容易损坏模具
	震荡工作原理			伺服阀阀芯由力矩马达或线性力马达驱动。控制器发送一个模拟电信号（对应某个期望的压力或速度），伺服阀的阀芯就会精确地移动到一个对应的位置，从而打开相应的油路通道，控制流向油缸的油量。信号的快速变化，导致阀芯高速往复运动，从而驱动活塞震荡
	扭转			扭矩 2000Nm 扭转盘直径80mm 活塞直径250mm 旋转速度0~5r/min
	线圈尺寸(mm)			Φ140mm
	模具材质			钨钢
	低温实验方式			该设备可通液氮进行低温实验，最低温度-200℃
	电源电压			三相 380V
	中频加热电源		采用电源	中频感应电源
			额定工作频率	35KHZ
			额定功率	30KW
			最大输出电流	750A
			最大输出电压	350V
			冷却水要求	≥0.2MPa ≥6L/分
			负载持续率	100%
			输入电压	三相380V 50或60HZ
			加热方式	感应加热
	腔体真空度（分子泵机组）			< 6X10 ^-4Pa
	腔体充气压力			< 0.05MPa
	升压率			<4Pa/小时
	断偶保护和显示			有
	过温保护			有
	过流保护			有
	欠压保护（水压）			有
	控温模式			智能PID
	控制精度			±1~ 5 ℃（600度以上）
	温度检测方式			钨铼热电偶
	观察窗尺寸			Dia 90mm
	振荡压力系统			由进口振荡阀门、调节电位器、压力传感器、位移显示器采用光栅尺（测距精度0.02mm）、液压缸、伺服电机等相关特制液压装置组成，压力调节手动自动可切换、可通过手动调节；可以根据需求设置振荡的频率和压力振幅，振荡液压站在控制系统的控制下通过推动液压油给液压缸反复的加泄压从而得到一个反复振荡的压力，液压缸把压力传递到压头。
	控温方式			采用宇电程序控温仪表（标配） 1、30段程序控温智能PID调节。 2、具有过温保护断偶保护过温或断偶时电炉加热电路自动切断,，（当电炉温度超过1800度或热电偶烧断时，主电路上的交流继电器会自动断开，主电路断开，面板上ON灯熄灭，OFF灯亮，有限的保护电炉）。 3、带有485 通讯接口（选购软件时标配） 4、具有断电保护功能，即断电后再给电启动炉子时、程序不是从起始温度开始升、而是从断电时炉温开始升。 5、仪表具有温度自整定的功能（更换进口仪表，需要另外付费，选购） FP93控温仪表（日本岛电）欧陆仪表触摸屏仪表
真空机组	机组输入电压			380V /220V
	波纹管			KF40X1000
	真空挡板阀			KF40
	BSV30			功率	1.1KW
				电压	380V
				转速	1450rpm
				进气口径	KF25/KF40
				前机泵抽气速率（L/S）	8
				极限压强	5X10 ^-1Pa
	复合真空计			复合真空计型号	ZDF
				电源	220V 55W
				控制精度	± 1%
				真空计测量范围	10^-5-10 ⁵Pa
	二级泵为分子泵（方案一）	分子泵（可以把腔体真空度抽到6X10E-4Pa）		分子泵型号	FF160/700脂润滑型
				输入电压	220V
				分子泵进气口法兰	DN160
				分子泵抽气速率L/S（对空气）	700
				额定转速	36000rpm
				分子泵极限压强（Pa)	6×10^-7
				冷却方式	水冷，冷却水流量≥1L/min
				冷却水压（MPa）	0.1-0.2
				冷却水温度	<25℃
				环境温度	0~40℃
				建议启动压强	<10Pa
	二级泵为扩散泵（方案二）	扩散泵可以把腔体真空度抽到5X10E-3Pa）		电压	220V
				功率	1000W
				极限真空度（在无泄露时）	10E-5Pa
				进气接口	DN150
				出气接口	DN40
				注入油量	0.3L
				抽气速率（N2）	1000L/S
水冷机（选购） HZ-06A				电源	3PH-380V/50HZ
				功率	8.2KW
				最大扬程	30M
				最大流量	16L/min
				水箱容量	110L
				制冷量	13.2×10³Kcal/h
				出入水口	Rp1/2’’
				机器尺寸	1300×650×1145(长X宽X高)

这是一种将高压、大塑性剪切应变与热压相结合的极端塑性变形与致密化的先进材料制备设备。

它是继放电等离子烧结（SPS）和传统热压之后，用于制备块体超细晶/纳米晶材料、非晶合金、高密度复合材料的尖端技术。下面我将从多个维度进行系统解析。

1. 核心概念

这是一种在高温下，对置于模具中的粉末或预成形坯料，同时施加极高的轴向静压力和周期性扭转剪切应力的设备。其核心特征在于引入了动态的、可控的扭转振动，而不仅仅是静态的轴向压力。

2. 工作原理与过程

装料与加热：将材料粉末或坯料放入一个特殊的、可以旋转的模具中。模具被加热系统（通常为感应加热或电阻加热）加热到预设温度（可低于材料常规烧结温度）。
施加轴向静压：上压头在液压或伺服电机驱动下，对样品施加一个极高的静态轴向压力（通常在几百MPa到几个GPa的量级），实现初始的压实和致密化。
施加扭转振动（核心环节）：
- 设备的下压头或模具的一部分被设计为可以高频、小角度往复旋转。
- 在轴向静压保持的同时，启动扭转驱动器（如伺服电机、扭矩电机），驱动模具的一个部分相对于另一部分，以一定的频率（如0.1-10 Hz）、振幅（扭转角度，如1-10°） 进行周期性往复转动。
- 这种往复的转动，通过模具传递到被压实的样品上，使其承受强烈的、循环的剪切塑性变形。
“热-力”协同作用：
- 热：降低材料的流动应力，促进原子扩散和塑性流动。
- 静压：促进颗粒间的紧密接触，闭合孔隙，抑制材料在变形中开裂。
- 动态扭转剪切：这是晶粒细化的关键。剧烈的剪切应变持续累积，导致材料内部位错密度急剧增加，形成位错墙和亚晶界，最终演化为超细甚至纳米级的等轴晶粒。同时，剪切流变能有效破碎颗粒表面的氧化层，促进新鲜金属表面的结合，有利于粉末的固结。

3. 设备关键构成

主机框架：超高刚度的机架，以承受巨大的轴向力和扭矩。
轴向加载系统：大吨位液压缸，提供稳定的轴向静压力。
核心创新单元——扭转振荡系统：
- 大扭矩、高动态响应的旋转驱动器（如伺服扭矩电机）。
- 高精度角度/扭矩传感器：实时监测和控制扭转角度、频率和扭矩。
- 精密轴承与传动机构：在高压、高温下实现可靠的低摩擦往复旋转。
加热与温控系统：围绕模具的感应线圈，配合热电偶实现精确控温。
真空/气氛腔室：为减少氧化，通常在保护性气氛或真空中进行操作。
集成控制系统：对轴向压力、温度、扭转频率、扭转振幅、循环次数（时间） 进行多参数、多模式的编程与闭环控制。

4. 主要技术优势

晶粒超细化能力极强：这是其最突出的优势。能制备出致密的块体纳米晶材料，晶粒尺寸可达100纳米以下，远超传统热压或SPS。
致密度高：动态剪切力能更有效地破碎和挤出孔隙，尤其对难致密化材料（如高熔点金属、陶瓷增强复合材料）效果显著。
改善材料均匀性：剧烈的塑性流动有助于均匀化成分、弥合界面，制备出高性能的复合材料或梯度材料。
增强粉末固结能力：对于机械合金化粉末、非晶粉末，剪切变形能打破表面钝化层，实现“固态焊接”，促进非晶晶化或复合相的形成。
可能降低固结温度：由于剪切变形的热效应和活化作用，有时可以在比SPS更低的温度下实现完全致密化。

5. 典型应用领域

块体纳米晶金属材料制备：如纳米晶纯铜、钛、铝合金等，用于研究其超高的强度、耐磨性和潜在的超塑性。
金属基复合材料固结：如铝基、钛基复合材料，通过剪切流变使增强相（如SiC、B4C颗粒）分布更均匀，界面结合更强。
非晶合金的制备与成形：将非晶粉末固结成大块非晶构件，或对非晶带材进行堆叠热压，制备厚截面非晶材料。
高性能陶瓷或金属间化合物：通过高压扭转细化晶粒，改善其本征脆性。
材料科学基础研究：用于研究大塑性剪切变形下材料的微观结构演变、相变、扩散等机理。