[发明专利]一种梯度喷嘴的制备方法

说明书

本发明涉及复合材料生产工艺中零部件制备领域，具体公开了一种梯度喷嘴的制备方法，包括如下步骤：按照梯度喷嘴的设计，将金属粉末与陶瓷增强颗粒均匀混合，制备出2‑15种不同陶瓷含量的复合粉末，并将粉末进行高能球磨机械合金化，分别向复合粉末中加入凝胶溶液，均匀搅拌形成流动性好的复合材料浆料，然后将几种浆料按照从外到内的顺序，依次加入固化剂倒入高速旋转的立式离心成形机中，待固化结束，经脱模、干燥、真空烧结，制得梯度喷嘴，所得喷嘴的梯度层数可以达到10层以上，单层烧结后厚度为0.3mm~10mm，工艺简单，能耗小，能够制备出大高径比的复合材料梯度喷嘴，具有提高喷嘴热稳定性能，抗冲蚀磨损能力的特点。

技术领域

本发明属于复合材料生产工艺中零部件制备领域，具体涉及一种梯度喷嘴的制备方法。

背景技术

喷嘴是火焰喷涂或磨料射流加工等领域的关键部件，要求喷嘴材料具有良好的抗高温性能，高硬度，抗耐磨性，这些综合性能直接影响到喷嘴的使用寿命及加工使用效果。传统火焰喷涂喷嘴常采用黄铜喷嘴，其抗高温性能差，磨料射流加工常采用陶瓷作为喷嘴材料，但陶瓷喷嘴材料的抗冲蚀磨损性能不够理想。

发明内容

针对喷嘴抗高温性能差，抗冲蚀磨损性能差的问题，提供一种梯度喷嘴的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种梯度喷嘴的制备方法，包括如下步骤：

（1）按照梯度喷嘴的设计，将金属粉末与陶瓷增强颗粒均匀混合，制备出2-15种不同陶瓷含量的复合粉末，并将所述复合粉末进行高能球磨机械合金化；

（2）分别向步骤（1）中所得复合粉末中加入凝胶溶液，搅拌形成流动性好的复合材料浆料；

（3）将所述复合材料浆料按照喷嘴的成分设计，加入固化剂后，依次倒入高速旋转的立式离心成形机中；

（4）待固化结束，将得到的坯体进行脱模、干燥、真空烧结处理，制得梯度喷嘴。

进一步地，所述凝胶溶液的体积占复合粉末与凝胶溶液总体积的20%~60%。

进一步地，所述金属粉末为铜粉、弥散铜粉、钛合金粉基、钴粉、不锈钢粉或铁合金粉。

进一步地，所述陶瓷增强颗粒为氧化铝、碳化硅、碳化钨或碳化钛。

进一步地，所述凝胶溶液包括有机成形剂与溶剂。

进一步地，所述有机成形剂在凝胶溶液中的体积分数为20%-70%；所述有机成形剂为甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺；所述溶剂为甲苯或去离子水。

进一步地，所述步骤（3）中，相邻所述复合材料浆料倒入所述高速旋转的立式离心成形机的间隔时间为1-2min。

进一步地，所述步骤（4）中，梯度喷嘴的单层厚度为0.3mm-10mm，层数为2-15层。

进一步地，所述高速旋转的立式离心成形机的转速为1000-5000r/min

本发明中梯度喷嘴的单层的厚度可以通过计算控制，烧结后的单层厚度最薄可以做到0.3mm，最厚可以做到10mm，按照梯度层设计，逐层按成分添加，梯度层数可以达到10层以上，控制每层材料的中凝胶溶液的含量，使得各层在烧结收缩中的收缩率一致，减少或消除梯度层之间的内应力；并且凝胶溶液在烧结脱胶过程中很容易脱除掉，没有杂质残留，从而制备出高性能的梯度喷嘴。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明一种梯度喷嘴的制备方法，工艺简单，能耗小，制备出具有大高径比的多层复合材料梯度喷嘴，并具有提高喷嘴热稳定性能，抗冲蚀磨损能力的特点。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。