[实用新型]一种梯度结构材料多温度热处理装置

说明书

技术领域

本实用新型属于梯度结构材料热处理技术领域，特别是涉及一种梯度结构材料多温度热处理装置。

背景技术

功能梯度材料(简称FGM)，是指材料的组成和结构沿梯度方向由一侧向另一侧连续地变化，并使材料的功能和性质也呈现梯度变化的一种新型功能性材料，而梯度结构材料就属于一种功能梯度材料，如图1所示。

目前，梯度结构材料的制备方式包括粉末冶金法、等离子喷涂法、气相沉积法、自蔓延燃烧高温合成法及激光增材制造法等，以激光增材制造法制备梯度结构材料为例，能够使梯度结构材料的两侧不同金属材料实现无缝连接且均匀过渡，并且中间过渡区的材料组成、结构、功能及性质都呈现梯度变化，进而使梯度结构材料具有良好的综合性能。

但是，由于激光增材制造过程中存在高局部热量输入及快速熔凝的特性，会造成梯度结构材料内应力过大的问题，因此需要对梯度结构材料进行适当的热处理，以去除内应力，同时实现组织结构的优化，并最终改善梯度结构材料的力学性能。

现阶段还没有一种专门用于梯度结构材料的热处理设备，而现有的热处理设备只能满足梯度结构材料的单一温度区间热处理，但由于梯度结构材料的两侧材料不同，且不同材料的热处理温度区间也存在差异，若将梯度结构材料在单一温度区间整体进行热处理，会出现梯度结构材料的力学性能无法达标的情况。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种梯度结构材料多温度热处理装置，能够满足梯度结构材料不同区域在不同温度区间下进行热处理，使梯度结构材料的力学性能顺利达标。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种梯度结构材料多温度热处理装置，包括箱体、第一电感线圈、第二电感线圈、第三电感线圈、第一感应电源、第二感应电源、第三感应电源及温度控制器；所述箱体用于放置梯度结构材料，所述第一电感线圈缠绕在梯度结构材料的左侧材料区上，第一电感线圈与第一感应电源相连接；所述第二电感线圈缠绕在梯度结构材料的右侧材料区上，第二电感线圈与第二感应电源相连接；所述第三电感线圈缠绕在梯度结构材料的中间过渡区上，第三电感线圈与第三感应电源相连接；所述第一感应电源、第二感应电源及第三感应电源同时与温度控制器相连接。

在所述梯度结构材料的左侧材料区外侧均布设有若干第一环状冷却喷气管，在梯度结构材料的右侧材料区外侧均布设有若干第二环状冷却喷气管，在梯度结构材料的中间过渡区外侧均布设有若干第三环状冷却喷气管，在所述第一环状冷却喷气管、第二环状冷却喷气管及第三环状冷却喷气管的内侧沿圆周方向开设有若干喷气孔，第一环状冷却喷气管、第二环状冷却喷气管及第三环状冷却喷气管同时通过一个冷却控制器与惰性气体源相连通，所述冷却控制器与温度控制器相连接。

在所述梯度结构材料的左侧材料区所对应的箱体上设置有第一温度传感器，在梯度结构材料的右侧材料区所对应的箱体上设置有第二温度传感器，在梯度结构材料的中间过渡区所对应的箱体上设置有第三温度传感器，所述第一温度传感器、第二温度传感器及第三温度传感器同时连接在一个温度监控器上，所述温度监控器与温度控制器相连接。

所述第三电感线圈的疏密程度按照中间过渡区的梯度温度要求进行设定。

在所述梯度结构材料的左侧材料区及右侧材料区套装有均温套筒。

一种梯度结构材料多温度热处理方法，采用了所述的梯度结构材料多温度热处理装置，包括如下步骤：

步骤一：将缠绕有第一电感线圈、第二电感线圈及第三电感线圈的梯度结构材料放置到箱体内，然后关闭箱体的密封门；

步骤二：先对箱体内部进行抽真空，然后通过第一环状冷却喷气管、第二环状冷却喷气管或第三环状冷却喷气管向箱体充入惰性气体；

步骤三：启动第一感应电源、第二感应电源及第三感应电源，通过第一电感线圈、第二电感线圈及第三电感线圈分别对梯度结构材料的左侧材料区、右侧材料区及中间过渡区进行加热；

步骤四：通过第一温度传感器、第二温度传感器及第三温度传感器分别对左侧材料区、右侧材料区及中间过渡区进行实时温度测量，温度数据实时显示在温度监控器上，并通过温度监控器对加热温度进行实时监控，通过温度控制器调整第一感应电源、第二感应电源及第三感应电源的电流值，直到左侧材料区、右侧材料区及中间过渡区各自达到设定温度，同时对加热保温时间进行设定；

步骤五：当加热保温时间结束后，关闭第一感应电源、第二感应电源及第三感应电源，再对梯度结构材料实施冷却，直到冷却结束，梯度结构材料多温度热处理完成。