CN113828777A - 金属粉末半连续化挤压制备高强度合金的装置及制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属粉末半连续化挤压制备高强度合金的装置及制备工艺，属于金属材料成型加工技术领域，其包括制备仓，设置在制备仓内部的保温装置、成型装置和挤压装置，以及设置在制备仓外部的预顶装置和切割装置；金属粉末在保温装置中保温后，通过成型装置的加热、挤压装置的挤压、预顶装置的预顶及切割装置的切割，最终形成高强度合金锭料或型材。与传统高强度合金的生产方式相比，本发明通过将粉末冶金、温压成形、温挤压及塑性流变剪切等技术相结合，克服了传统高强度合金生产工艺的弊端，能够实现高强度合金的大尺寸，半连续化生产。

Description

金属粉末半连续化挤压制备高强度合金的装置及制备工艺
技术领域
本发明涉及金属材料成型加工技术领域，具体涉及一种金属粉末半连续化挤压制备高强度合金的装置及制备工艺。
背景技术
近年来随着航天、航空，机械工程及现代化轨道交通行业等对高强化或轻量化要求的不断提高，高强度合金(如高强度镁/铝合金等)的研究及应用得到了飞速发展。
通常，高强度合金锭料或型材的制备不但是提供后续塑性加工如热轧、挤压、锻造等工艺的原料，也是进一步深加工及应用高强度合金的首要保证。
目前国内企业对于高强度合金锭料或型材的制备多以铸造或铸造-塑性加工为主，少部分企业也采用粉末冶金工艺制备高强度合金。以铸造(如块式模铸法或水冷铸造法)为例，为实现高强，业内通常以高合金化为指导思路制备锭料，但由于该制备工艺中合金化元素含量较高，导致铸造过程凝固区间过大，结晶相种类变得复杂，使得铸造过程多易出现如裂纹、气孔、晶粒粗大、疏松等缺陷，该类缺陷的出现直接影响到铸锭或型材的质量或后续塑性加工的质量。进一步随着上述锭料或型材规格的增大，其缺陷出现的倾向也随之增大。此外，相比圆锭，扁锭的铸造制备过程还可能出现因尺寸的非对称性所带来的如底部翘曲、肿胀等缺陷。同时，锭料生产的诸多缺陷同样也会很大程度遗传出现在后续塑性加工的生产过程中。由此可见，若采用传统铸造或铸造-塑性加工的方式生产锭料或型材无疑对高强度合金锭料或型材的生产过程及质量保证都提出了极为苛刻的要求。而直面市场，采用粉末冶金工艺制备高强度合金的少量厂家又大多存在制备量小，成型致密化程度低及质量不稳定性等缺点，导致无法实现半连续化或连续生产，从而很难满足市场需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属粉末半连续化挤压制备高强度合金的装置及制备工艺，以解决现有高强度合金制备工艺制备得到的高强度合金锭料或型材质量差、力学性能低、无法实现半连续化生产的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种金属粉末半连续化挤压制备高强度合金的装置，其特征在于，包括：制备仓，设置在制备仓内部的保温装置、成型装置和挤压装置，以及设置在制备仓外部的预顶装置和切割装置；
保温装置设置在制备仓的顶部，成型装置设置在制备仓的底部，挤压装置设置在制备仓的顶部，并且成型装置与挤压装置相对设置；
成型装置设有呈L型的成型通道以及位于成型通道外侧的第二加热装置；成型通道包括竖直设置第一挤压腔、与第一挤压腔的底部连通的弧形挤压腔、横向设置并与弧形挤压腔连通的第二挤压腔、横向设置并与第二挤压腔连通的过渡挤压腔以及横向设置并与过渡挤压腔连通的成型挤压腔，成型挤压腔的出料口与制备仓的外部连通；
保温装置包括进粉口和出粉口，进粉口与制备仓的外部连通，出粉口用于将金属粉末输送至第一挤压腔中；
挤压装置与第一挤压腔相对设置，用于挤压位于第一挤压腔内的金属粉末；
预顶装置与成型挤压腔的出料口相对设置，用于对成型挤压腔中的金属粉末预顶压；
切割装置位于成型挤压腔的出料口和预顶装置之间，用于将成型挤压腔挤压而出的高强度合金锭料或型材切割成所需规格的高强度合金锭料或型材。
本发明采用金属粉末在适温、适压作用下预压成型，之后在成型通道中被挤压，最后通过切割装置切割后形成一定规格高强度合金锭料或型材。粉末在成型通道中被挤压时，由于成型通道的截面呈L型，粉末被挤压后在温挤压作用和流变剪切作用下逐渐从成型挤压腔中以锭料或型材形态被挤出。成型通道的弯曲处(整体呈L型)具有弧形挤压腔存在，一方面避免了传统立式挤压时挤压装置占据空间过大、装置复杂的弊端(如避免立式挤压时放置预顶装置、挤压坯锭或型材尺寸受限及挤压设备坑基的设计等问题)，另一方面，温压工艺下已高致密化的塑性流变过程中晶粒受到流变剪切作用，晶粒发生细化，从而进一步改善挤压坯料的材料力学性能，提高最终产品的质量。
与传统高强度合金的生产方式相比，本发明通过将粉末冶金、温压成形、温挤压及塑性流变剪切等技术相结合，通过设计流程化作业，克服了传统高强度合金制备技术及传统粉末冶金制备高强合金工艺的弊端，提供了一种能够用于半连续化生产大尺寸高强度合金的装置。该装置结构简单，易于操作，可实现高强度合金的大尺寸，半连续化生产。
进一步地，上述第一挤压腔、弧形挤压腔以及第二挤压腔的直径一致。
进一步地，上述成型装置包括挤压凹模、成型模、第二保温层以及连接基座；挤压凹模设置在制备仓的底部，成型模与挤压凹模可拆卸连接，第一挤压腔、弧形挤压腔以及第二挤压腔设置在挤压凹模中，过渡挤压腔和成型挤压腔设置在成型模中；第二加热装置设置在挤压凹模的侧壁内，第二保温层和连接基座依次设置在挤压凹模外侧。
进一步地，上述挤压凹模、第二保温层以及连接基座的底部通过减震装置与制备仓连接；成型模靠近成型挤压腔的出料口的外侧设有冷却辅助装置。
本发明的冷却辅助装置视具体的高强度合金而打开，对于固溶强化合金，为防止脱溶可开启该装置进行强制冷却，而对于时效强化合金，可以选择关闭冷却辅助装置。
进一步地，上述挤压装置包括从上到下依次连接的连接座、第一伸缩件以及挤压凸模；连接座与制备仓连接，挤压凸模与第一挤压腔相对设置，并且挤压凸模的直径与第一挤压腔的直径间隙配合，第一伸缩件驱动挤压凸模进入第一挤压腔中，挤压位于第一挤压腔中的金属粉末；挤压凸模用于挤压金属粉末的挤压面呈多齿状。
本发明的挤压凸模用于挤压金属粉末的挤压面呈多齿状，避免了挤压分层平面的出现，防止后续生产的锭料或型材出现分层现象，从而提高最终成品的质量。
进一步地，上述保温装置包括从外到内依次设置的第一保温层、第一加热装置以及保温箱体；第一保温层悬挂在制备仓的顶部，出粉口的高度高于成型装置。
进一步地，上述第一保温层的顶部转动连接有转动杆，转动杆带动保温装置在水平方向转动，使出粉口与第一挤压腔相对或使挤压装置与第一挤压腔相对；出粉口设有挡板，挡板的一侧与保温箱体铰接，挡板相对应的另一侧设有开关。
进一步地，上述预顶装置包括水平设置的第二伸缩件以及与第二伸缩件连接的顶压头；顶压头与成型挤压腔的出料口相对设置，并且顶压头的直径与成型挤压腔的直径间隙配合；切割装置为锯床或火焰切割装置；制备仓中设有抽真空装置。
一种基于上述金属粉末半连续化挤压制备高强度合金的装置的高强度合金制备工艺，包括以下步骤：
S1：将外部已加热的金属粉末从进粉口送入保温装置中进行保温；
S2：将预顶装置伸入到成型挤压腔中，封堵成型挤压腔，并设置预顶装置的预顶压力；
S3：启动第二加热装置，对成型通道加热，并保持温度的稳定；
S4：将保温后的金属粉末从出粉口输送至成型通道中，从进粉口将外部已加热的金属粉末继续输送至保温装置中进行保温；
S5：启动挤压装置，挤压装置伸入第一挤压腔中，在设定预压压力下挤压第一挤压腔内的金属粉末，保压一段时间后金属粉末变为金属预压坯；
S6：第二加热装置升温，并保持一段时间；
S7：启动挤压装置，在设定挤压压力下挤压金属预压坯，设定挤压压力为P，金属预压坯以锭料或型材形态从成型挤压腔的出料口被挤出，被挤出的锭料或型材与预顶装置之间的接触压力大于预顶装置的预顶压力后，预顶装置退回至原始位置；
S8：启动切割装置，切割装置根据所需尺寸对锭料或型材进行切割；
S9：挤压装置退出第一挤压腔；
S10：重复步骤S4至S9，实现高强度合金的半连续化生产。
本发明对金属粉末采用温压成形、塑性流变剪切、温挤压工艺相结合的工艺，最终以锭料或型材的形态成型，采用切割装置形成锭料或型材的成品，产品致密度高、质量稳定，适用于高强度合金的稳定化、半连续化生产，生产量和生产效率能够满足市场的需要。
进一步地，上述步骤S3中：通过抽真空装置对制备仓抽真空处理，真空度为10-1～10-2Pa；
步骤S7中：挤压压力P根据以下公式得出：
P＝kSσbt
其中：k-挤压系数；S-被挤锭料或型材受力的投影面积；σbt-挤压温度下致密金属的流变屈服应力；
步骤S10中：在重复步骤S4至S9时，残留金属预压坯替代预顶装置的预顶作用，预顶装置不再与锭料或型材接触。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明与传统高强度合金的生产方式相比，本发明通过将粉末冶金、温压成形、温挤压及塑性流变剪切等技术相结合，通过设计流程化作业，克服了传统高强度合金制备技术及传统粉末冶金制备高强合金工艺的弊端，提供了一种能够用于半连续生产大尺寸高强度合金的装置。该装置结构简单，易于操作，可实现高强度合金的大尺寸，半连续化生产。
(2)本发明的成型通道整体呈L型，其弯曲处具有弧形挤压腔存在，一方面避免了传统立式挤压时挤压装置占据空间过大，结构复杂的弊端(如避免立式挤压时放置预顶装置、挤压坯锭或型材尺寸受限及挤压设备坑基的设计等问题)，另一方面，温压工艺下已高致密化的坯料在塑性流变过程中受到流变剪切作用，晶粒发生细化，从而进一步改善挤压坯料的材料力学性能，提高最终产品的质量。
(3)本发明的辅助冷却装置视具体的高强度合金材质而打开，对于固溶强化合金，为防止脱溶可开启该装置进行强制冷却，而对于时效强化合金，可以选择关闭冷却辅助装置，提高了整个制备装置的适用范围。
(4)本发明的中高强度合金的生产成形过程所采用的温度一体化、过程多步骤集成一体化及工艺参数一体化的良好配合实现了高强度合金的高效率、高产率及高指标的半连续化生产，同时，降低了加工设备的苛刻要求，节省了成本，保证了高强度合金的优良综合性能指标。
附图说明
图1为本发明的金属粉末半连续化挤压制备高强度合金的装置的结构示意图；
图2为本发明的保温装置的结构示意图；
图3为本发明的成型装置的结构示意图；
图4为本发明的挤压装置的结构示意图。
图中：10-制备仓；11-抽真空装置；20-保温装置；21-进粉口；22-出粉口；23-第一保温层；24-第一加热装置；25-保温箱体；221-挡板；222-开关；231-转动杆；30-成型装置；32-第二加热装置；33-挤压凹模；34-成型模；35-第二保温层；36-连接基座；37-减震装置；311-第一挤压腔；312-弧形挤压腔；313-第二挤压腔；314-过渡挤压腔；315-成型挤压腔；40-挤压装置；41-连接座；42-第一伸缩件；43-挤压凸模；50-预顶装置；51-第二伸缩件；52-顶压头；60-切割装置；70-冷却辅助装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
请参照图1，一种金属粉末半连续化挤压制备高强度合金的装置，包括：制备仓10、保温装置20、成型装置30、挤压装置40、预顶装置50以及切割装置60。制备仓10为密闭结构，其内部设有抽真空装置11，抽真空装置11为常规的真空装置，能够将制备仓10中的真空度降低至10-1～10-2Pa，用于抽出制备仓10中的空气，防止金属粉末的过度氧化及吸附气体。预热装置20设置在制备仓10的内部顶壁，成型装置30设置在制备仓10的内部底壁，挤压装置40设置在制备仓10的顶部侧壁，并且挤压装置与成型装置30相对设置，预顶装置50设置在制备仓10的外部并与成型装置30相对设置，切割装置60设置在制备仓10的外部并位于预顶装置50和制备仓10之间。
金属粉末输送至保温装置20中，预顶装置50为成型装置30提供预顶压力，保温后的粉末进入成型装置30中，金属粉末在成型装置30提供的温度、挤压装置40提供的挤压力的作用下以锭料或型材的形态被挤出成型装置30，通过切割装置60切割为所需规格的高强度合金锭料或型材，连续不断地挤压金属粉末，从而实现半连续工业化生产。
请参照图1和图2，预热装置20包括进粉口21和出粉口22，进粉口21通过软管与制备仓10的外部连通，用于将外部已加热的金属粉末输送至保温装置20的内部，出粉口22设有挡板221，挡板221的一侧与保温箱体25铰接，挡板221相对应的另一侧设有开关222，用于对出粉口22的封口。在本实施例中，开关222采用电磁开关，便于进行自动控制。
保温装置20包括从外到内依次设置的第一保温层23、第一加热装置24以及保温箱体25。第一保温层23通过转动杆231与制备仓10的顶部连接，显然，转动杆231的转动可以是电机带动，使保温装置20整体在水平方向上进行转动，同时出粉口22的高度高于成型装置，使出粉口22与第一挤压腔311相对或使挤压装置40与第一挤压腔211相对，便于金属粉末的输送。第一加热装置24可以是红外线加热器或电热丝加热器等，对保温箱体25内的金属粉末进行保温，保温温度的选取需确保金属粉末基本无晶粒长大、脱溶等现象发生为准则，如常用AZ31B镁合金粉末,预热温度为150～200℃。在本发明的其他实施例中，保温箱体25内还可以设置温度传感器，用于精确控制预热温度。
请参照图1和图3，成型装置30设有呈L型的成型通道，成型通道包括竖直设置第一挤压腔311、与第一挤压腔311的底部连通的弧形挤压腔312、横向设置并与弧形挤压腔312连通的第二挤压腔313、横向设置并与第二挤压腔313连通的过渡挤压腔314以及横向设置并与过渡挤压腔314连通的成型挤压腔315。第一挤压腔311的顶部与进粉口21连通，成型挤压腔315的出料口与制备仓10的外部连通并与预顶装置50相对设置。在本实施例中，第一挤压腔311、弧形挤压腔312以及第二挤压腔313的直径一致，成型挤压腔315的横截面积小于第二挤压腔313的横截面积，过渡挤压腔314呈喇叭状，两端分别与第二挤压腔313和成型挤压腔315连通。
成型装置30包括第二加热装置32、挤压凹模33、成型模34、第二保温层35、连接基座36以及减震装置37。第二加热装置32嵌设在挤压凹模33的侧壁中，第二加热装置32可以是红外线加热器或电热丝加热器等。第二保温层35和连接基座36依次套设在挤压凹模33的外侧，挤压凹膜33、第二保温层35和连接基座36的底部通过减震装置37与制备仓10的内侧底部连接。成型模34设置在挤压凹模33的一侧并与挤压凹模33可拆卸连接(即成型模34穿过第二保温层35和连接基座36)，成型模34远离挤压凹模33的一侧延伸至制备仓10的侧壁。在本实施例中，成型模34与挤压凹模33之间可以采用螺栓、螺钉等可拆卸连接方式连接，便于余料的取出。
第一挤压腔311、弧形挤压腔312以及第二挤压腔313位于在挤压凹模33的内部，过渡挤压腔314和成型挤压腔315位于成型模34的内部。
在本实施例中，成型模34靠近成型挤压腔315的出料口的外侧设有冷却辅助装置70，冷却辅助装置70可以使水冷装置、油冷装置等，根据具体的高强度合金的材质来选择冷却辅助装置是否使用、选择冷却辅助装置的类型以及选择冷却辅助装置的冷却介质。
优选地，为了降低粉末与成型通道壁之间的摩擦，对成型通道壁进行精磨处理，降低粗糙度而减小摩擦，或者在模具表面喷覆高温润滑材料来减小摩擦。
请参照图1和图4，挤压装置40包括从上到下依次设置的连接座41、第一伸缩件42以及挤压凸模43。连接座41与制备仓10的内侧顶部连接，挤压凸模43的底部与第一挤压腔311相对设置并且挤压凸模43的直径与第一挤压腔311的直径间隙配合，在第一伸缩件42的作用下，挤压凸模43伸入到第一挤压腔311的内部，对粉末进行挤压。
优选地，为了降低挤压凸模43与成型通道之间的摩擦，对挤压凸模的侧壁进行精磨处理，降低粗糙度而降低摩擦；为了防止后续生产的锭料或型材出现分层现象，挤压凸模的底部，即挤压凸模43用于挤压金属粉末的挤压面呈多齿状(即设有多个尖部凸起，多个尖部凸起均匀分布在挤压凸模43的底部)。
请参照图1，预顶装置50包括水平设置的第二伸缩件51以及与第二伸缩件51连接的顶压头52。第二伸缩件51以悬臂的方式连接在底座上，顶压头52的截面形状与成型挤压腔315的截面形状一致，其尺寸间隙配合，挤压头52在第二伸缩件51的作用下能伸入到成型挤压腔315中，提供预顶压力，便于产品的温挤压成型。在本实施例中，第一伸缩件42和第二伸缩件51均为千斤顶。
请参照图1，切割装置60为现有的锯床或火焰切割装置，根据具体的高强度合金的材质进行选择，如对于挤出的AZ31B高强度镁合金锭料或型材，一般不能采用火焰切割，因此切割装置36可采用锯床等方式，而对于Q235粉末挤出的高强度锭料或型材，可采用锯床或氧-乙炔火焰切割。
实施例2
一种基于实施例1的金属粉末半连续化挤压制备高强度合金的装置的高强度合金制备工艺，包括以下步骤：
S1：将外部加热的金属粉末从进粉口21送入保温箱体25中，通过第一加热装置24进行保温，并保持温度的稳定，预热温度以金属粉末基本无晶粒长大、脱溶等现象发生为准(如AZ31B镁合金粉末，保温温度为150～200℃)；
S2：将预顶装置50的顶压头51伸入到成型挤压腔315中，封堵成型挤压腔315，并设置预顶装置50的预顶压力；
S3：启动第二加热装置32，对成型通道加热，并保持温度的稳定，预热温度以粉末加工性能较好，且不会发生晶粒过度脱溶及长大等现象发生为准(如AZ31B镁合金粉末，成型通道预热温度为200～300℃)；成型通道预热后，通过抽真空装置11对制备仓10的内部进行抽真空处理，真空度为10-1～10-2Pa。
S4：转动杆转动231，使出粉口22与第一挤压腔311相对，打开挡板221，保温后的金属粉末从出粉口22输送至成型通道中，然后关闭挡板221并反向转动转动杆231，让开挤压装置40与第一挤压腔311之间的空间，最后从进粉口21将外部已预热的金属粉末继续输送至保温箱体25中进行保温；
S5：启动挤压装置40，挤压装置40的挤压凸模43伸入第一挤压腔311中，在设定预压压力下挤压金属粉末，保压一段时间，金属粉末变为金属预压坯(如AZ31B镁合金粉末，通常预压压力为400MPa)；
S6：第二加热装置32升温至金属粉末的挤压温度，并保持一段时间(如AZ31B镁合金粉末，挤压温度为250～350℃)；
S7：启动挤压装置40，挤压装置40在设定挤压压力下挤压金属预压坯，设定挤压压力为P，合金预压坯以锭料或型材形态从成型挤压腔315的出料口被挤出，锭料或型材与预顶装置50之间的接触压力大于预顶装置50的预顶压力后，预顶装置50退回至原始位置；
挤压压力P根据以下公式得出：
P＝kSσbt
其中：k-挤压系数；S-被挤锭料或型材受力的投影面积；σbt-挤压温度下致密金属的流变屈服应力；
S8：启动切割装置60，切割装置60根据所需尺寸对锭料或型材进行切割(如对于挤出的AZ31B高强度镁合金锭料或型材，由于一般不采用火焰切割，因此切割装置36可采用锯床等方式，而对于Q235粉末挤出的高强度锭料或型材可采用锯床或氧-乙炔火焰切割)；
S9：挤压装置40的挤压凸模43退出第一挤压腔311；
S10：重复步骤S3至S9，实现高强度合金的半连续化生产，在第一次生产后，成型通道中会残留合金预压坯，残留的合金预压坯替代预顶装置的预顶作用，即在后续的加工过程中，不需要再进行预顶操作，预顶装置也不再与锭料或型材接触。
本发明对金属粉末采用温压成形、塑性流变剪切、温挤压工艺相结合的工艺，最终以锭料或型材的形态成型，采用切割装置形成锭料或型材成品，产品致密度高、质量稳定，同时对金属粉末的适用范围广，适用于高强度合金的稳定化、半连续化生产，生产量和生产效率能够满足市场的需要。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金属粉末半连续化挤压制备高强度合金的装置，其特征在于，包括：制备仓(10)，设置在所述制备仓(10)内部的保温装置(20)、成型装置(30)和挤压装置(40)，以及设置在所述制备仓(10)外部的预顶装置(50)和切割装置(60)；
所述保温装置(20)设置在所述制备仓(10)的顶部，所述成型装置(30)设置在所述制备仓(10)的底部，所述挤压装置(40)设置在所述制备仓(10)的顶部，并且所述成型装置(30)与所述挤压装置(40)相对设置；
所述成型装置(30)设有呈L型的成型通道以及位于所述成型通道外侧的第二加热装置(32)；所述成型通道包括竖直设置第一挤压腔(311)、与所述第一挤压腔(311)的底部连通的弧形挤压腔(312)、横向设置并与所述弧形挤压腔(312)连通的第二挤压腔(313)、横向设置并与所述第二挤压腔(313)连通的过渡挤压腔(314)以及横向设置并与所述过渡挤压腔(314)连通的成型挤压腔(315)，所述成型挤压腔(315)的出料口与所述制备仓(10)的外部连通；
所述保温装置(20)包括进粉口(21)和出粉口(22)，所述进粉口(21)与所述制备仓(10)的外部连通，所述出粉口(22)用于将金属粉末输送至所述第一挤压腔(311)中；
所述挤压装置(40)与所述第一挤压腔(311)相对设置，用于挤压位于所述第一挤压腔(311)内的金属粉末；
所述预顶装置(50)与所述成型挤压腔(315)的出料口相对设置，用于对所述成型挤压腔(315)中的金属粉末预顶压；
所述切割装置(60)位于所述成型挤压腔(315)的出料口和所述预顶装置之间，用于将所述成型挤压腔(315)挤压而出的高强度合金锭料或型材切割成所需规格的高强度合金锭料或型材。
2.根据权利要求1所述的金属粉末半连续化挤压制备高强度合金的装置，其特征在于，所述第一挤压腔(311)、弧形挤压腔(312)以及第二挤压腔(313)的直径一致。
3.根据权利要求1所述的金属粉末半连续化挤压制备高强度合金的装置，其特征在于，所述成型装置(30)包括挤压凹模(33)、成型模(34)、第二保温层(35)以及连接基座(36)；所述挤压凹模(33)设置在所述制备仓(10)的底部，所述成型模(34)与所述挤压凹模(33)可拆卸连接，所述第一挤压腔(311)、所述弧形挤压腔(312)以及所述第二挤压腔(313)设置在所述挤压凹模(33)中，所述过渡挤压腔(314)和所述成型挤压腔(315)设置在所述成型模(34)中；所述第二加热装置(32)设置在所述挤压凹模(33)的侧壁内，所述第二保温层(35)和所述连接基座(36)依次设置在所述挤压凹模(33)外侧。
4.根据权利要求3所述的金属粉末半连续化挤压制备高强度合金的装置，其特征在于，所述挤压凹模(33)、第二保温层(35)以及连接基座(36)的底部通过减震装置(37)与所述制备仓(10)连接；所述成型模(34)靠近所述成型挤压腔(315)的出料口的外侧设有冷却辅助装置(70)。
5.根据权利要求3所述的金属粉末半连续化挤压制备高强度合金的装置，其特征在于，所述挤压装置(40)包括从上到下依次连接的连接座(41)、第一伸缩件(42)以及挤压凸模(43)；所述连接座(41)与所述制备仓(10)连接，所述挤压凸模(43)与所述第一挤压腔(311)相对设置，并且所述挤压凸模的直径与所述第一挤压腔(311)的直径间隙配合，所述第一伸缩件(42)驱动所述挤压凸模(43)进入所述第一挤压腔(311)中，挤压位于所述第一挤压腔(311)中的金属粉末；所述挤压凸模(43)用于挤压金属粉末的挤压面呈多齿状。
6.根据权利要求1所述的金属粉末半连续化挤压制备高强度合金的装置，其特征在于，所述保温装置(20)包括从外到内依次设置的第一保温层(23)、第一加热装置(24)以及保温箱体(25)；所述第一保温层(23)悬挂在所述制备仓(10)的顶部，所述出粉口(22)的高度高于所述成型装置(30)。
7.根据权利要求6所述的金属粉末半连续化挤压制备高强度合金的装置，其特征在于，所述第一保温层(23)的顶部转动连接有转动杆(231)，所述转动杆(231)带动所述保温装置(20)在水平方向转动，使所述出粉口(22)与所述第一挤压腔(311)相对或使所述挤压装置(40)与所述第一挤压腔(311)相对；所述出粉口(22)设有挡板(221)，所述挡板(211)的一侧与所述保温箱体(25)铰接，所述挡板(221)相对应的另一侧设有开关(222)。
8.根据权利要求1至7任一项所述的金属粉末半连续化挤压制备高强度合金的装置，其特征在于，所述预顶装置(50)包括水平设置的第二伸缩件(51)以及与所述第二伸缩件(51)连接的顶压头(52)；所述顶压头(52)与所述成型挤压腔(315)的出料口相对设置，并且所述顶压头(52)的直径与所述成型挤压腔(315)的直径间隙配合；所述切割装置(60)为锯床或火焰切割装置；所述制备仓(10)中设有抽真空装置(11)。
9.一种基于权利要求1至8任一项所述的金属粉末半连续化挤压制备高强度合金的装置的高强度合金制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将外部已加热的金属粉末从进粉口(21)送入保温装置(20)中进行保温；
S2：将预顶装置(50)伸入到成型挤压腔(315)中，封堵成型挤压腔(315)，并设置预顶装置(50)的预顶压力；
S3：启动第二加热装置(32)，对成型通道加热，并保持温度的稳定；
S4：将保温后的金属粉末从出粉口(22)输送至成型通道中，从进粉口(21)将外部已加热的金属粉末继续输送至保温装置(20)中进行保温；
S5：启动挤压装置(40)，挤压装置(40)伸入第一挤压腔(311)中，在设定预压压力下挤压第一挤压腔(311)内的金属粉末，保压一段时间后金属粉末变为金属预压坯；
S6：第二加热装置(32)升温，并保持一段时间；
S7：启动挤压装置(40)，在设定挤压压力下挤压金属预压坯，设定挤压压力为P，金属预压坯以锭料或型材形态从成型挤压腔(315)的出料口被挤出，被挤出的锭料或型材与预顶装置(50)之间的接触压力大于预顶装置(50)的预顶压力后，预顶装置(50)退回至原始位置；
S8：启动切割装置(60)，切割装置(60)根据所需尺寸对锭料或型材进行切割；
S9：挤压装置(40)退出第一挤压腔(311)；
S10：重复步骤S4至S9，实现高强度合金的半连续化生产。
10.根据权利要求9所述的高强度合金制备工艺，其特征在于，步骤S3中：通过抽真空装置(11)对制备仓(10)抽真空处理，真空度为10-1～10-2Pa；
步骤S7中：挤压压力P根据以下公式得出：
P＝kSσbt
其中：k-挤压系数；S-被挤锭料或型材受力的投影面积；σbt-挤压温度下致密金属的流变屈服应力；
步骤S10中：在重复步骤S4至S9时，残留金属预压坯替代预顶装置(50)的预顶作用，预顶装置(50)不再与锭料或型材接触。
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