[实用新型]一种粉体叠层成型装置

说明书

技术领域

本实用新型属于新材料新工艺领域，涉及一种低成本的功能梯度材料(FGM)的成型装置，具体涉及一种粉体叠层成型装置，特别是实现梯度粉体层布料均匀填充平整，确保组织结构呈梯度分布。

背景技术

功能梯度材料的粉体叠层成型技术的优点是操作简单，可实现任意层数的成型，缺点是难以实现成分组成连续过渡。目前常用的圆柱体状模具，模具壁不能开合，也缺乏专门的铺平装置，难以保障每一层布料均匀填充平整，而各个梯度层布料均匀平整对于FGM的热压烧结效果至关重要，布料不均匀平整会导致在同一平面内压力不均，不利于颗粒在烧结温度下的流动传质和致密排布，降低烧结致密度，且由于同一平面内烧结收缩不一致难以在最终的FGM样品中保持预设的成分空间分布。三维打印成型(3DP)技术可实现各梯度层均匀布料和确保填充均匀，但其成本较高；需制备适合3DP技术的的浆料，这增加了工艺过程的复杂性；且打印过程中喷头喷射的粘结剂等打印成型的残留物可能对材料的热压烧结造成不良影响；此外，3DP工艺通过粉末的粘连而堆积成形，成形的生坯较疏松强度偏低，后续热压处理工艺使坯件收缩变形，因各个梯度层成分不同，可因收缩不一致而引起层与层间成分空间分布发生改变。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本实用新型的目的是给出一种能实现FGM每一个梯度层均匀布料和确保填充均匀且具有较高的生坯强度的低成本的成型装置，以期解决传统的成型装置难以实现的兼具低廉的成本且能保证梯度层填充均匀平整的问题。

为解决上述问题，本实用新型采取的技术方案为:

一种粉体叠层成型装置，包括模具、旋转铺平构件和竖向移动支撑构件；所述的竖向移动支撑构件设置在模具的顶端，旋转铺平构件的旋转端与竖向移动支撑构件活动连接，旋转铺平构件的铺平端伸入模具内；

通过竖向移动支撑构件对旋转铺平构件活动式悬挂支撑，同时竖向移动支撑构件带动旋转铺平装置相对于模具进行竖向的移动，旋转铺平构件在模具内的水平旋转和竖向移动实现对粉体的逐层铺平。

具体的，所述的竖向移动支撑构件包括移动支架、固定支架和连接固定件，所述的移动支架包括横跨模具顶端设置的固定横板，固定横板的端部设置固定竖板，固定竖板通过连接固定件活动式安装在固定支架上。

更具体的，所述的连接固定件为板状的折叠件，连接固定件的一端与固定支架固定连接，连接固定件的另一端通过压紧螺栓将移动支架固定在固定支架上。

进一步的，所述的旋转铺平构件为倒“T”型的旋转叶。

更进一步的，所述的模具包括模具壁、铺平端盖、压合端盖和压杆，模具壁为可开合的圆筒状部件；

铺平粉体时，铺平端盖设置在模具壁的底端，将粉体在铺平端盖上进行逐层的铺平并用压杆逐层压实得到粉体坯料；

热压烧结时，将压合端盖盖在模具顶端，并用另一个压合端盖替换底端的铺平端盖，使模具壁、两端的压合端盖与粉体坯料一起进行热压烧结；

压合端盖的高度大于铺平端盖的高度。

另外，所述的模具还包括垫片，热压烧结时，当最终的功能梯度材料样块按完全致密的理论厚度的厚度小于两端的压合端盖之间的空间厚度时，用垫片进行厚度差的填补。

且，所述的模具壁的高度为80～90mm，铺平端盖的高度为20～40mm，压合端盖的高度为30～50mm，压杆的高度为75～95mm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型的粉体叠层成型装置包括移动支架、固定支架和旋转铺平件，移动支架安装套接在固定支架上，旋转铺平件穿过移动支架放置在模具内，通过移动支架带动旋转铺平件相对于固定支架进行竖向位置的调整，且旋转铺平件可相对于移动支架进行360°的旋转，保证了该装置对模具内的样品进行水平铺平的同时，还能在竖向高度上进行自由的调整；

(2)具体的，旋转铺平件为倒“T”形的旋转叶，将旋转叶下部的长方形状叶片在模具内原料表面旋转一周，可实现每一梯度层的原料填充平整均匀；移动支架与固定支架通过连接固定件进行竖向高度的调整和固定，且在固定支架上设置标尺，移动支架的移动距离可由标尺读出，这样由标尺刻度就可控制单层厚度，刻度减小可使单层厚度减小；