[发明专利]基于多组元材料成分自动调整的激光高通量制备送粉装置

说明书

本发明属于材料高通量制备领域，具体为一种基于多组元材料成分配比时时自动调整的激光高通量制备送粉装置及工艺方法。所述装置主要由控制计算机、粉斗、转盘、刮板、重量传感器、集粉器和流量传感器等构成。区别于现有的转盘转速恒定的送粉装置只能用于一次性制备单一成分配比的样品，无法满足对大量不同成分配比样品的高通量制备要求。本发明所述装置通过赋予多组并联转盘以不同的初始转动速度和转动加速度同时变速转动，可以实现粉末成分配比时时自动调整和最终送粉量的实时稳定控制。本发明在无需多次人为调整送粉速度的情况下，可以实现对多组元复杂合金、金属基化合物或梯度渐变材料的激光高通量制备。

技术领域

本发明属于材料高通量制备领域，具体为一种基于多组元材料成分配比时时自动调整的激光高通量制备送粉装置及工艺方法。

背景技术

“材料高通量制备”是材料基因组计划的重要组成部分和实现方式，它在改变过去以“顺序迭代”为主的试错法基础上，通过快速高效的串行或并行方式，制备出大量传统工艺手段无法短时间产生的大量样品。高通量制备不仅颠覆了旧式的材料制备方式，并且采用新的材料研发模式，缩短了研发周期，大幅提高了材料更新换代的效率。

目前常见的材料高通量制备方式有物理掩膜法、多靶顺序沉积法、多靶共沉积法和激光熔化沉积法。其中前三种主要是用来制备二维薄膜材料，而无法满足对制备块体结构材料的要求。

激光熔化沉积又称激光熔覆，它是将待熔覆材料用不同的方式放置在基体表面，经过高能激光束辐照，待熔覆材料和基体表面薄层同时熔化并快速冷凝形成组织细密，稀释率较低，呈现牢固冶金结合的涂层制备技术。它最初是作为一种新型材料表面改性技术，后被广泛应用于激光再制造或激光3D打印等新兴材料制备技术。考虑到粉体作为常见的熔覆材料，按照其不同的供给方式，激光熔化沉积法可分为同步送粉式和预置粉末式。由于同步送粉式快捷高效，便于自动化操作，实际应用较为广泛，易于实现材料的激光高通量制备，从而形成包含成分、组织结构和性能等大量数据信息广泛分布的样品数据库。

以激光同步送粉法为代表的激光高通量制备系统内，送粉器处于关键和重要地位。虽然性能优异的送粉器能保证粉末输送的稳定性和连续性。但在恒定的送粉速率条件下，仅能制备出具有单一成分或组织结构的样品，无法满足多组元复杂成分配比样品的激光高通量制备要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多组元材料激光高通量制备的送粉装置和工艺方法，所述装置设置多组并联转盘以不同的初始转动速度和转动加速度同时变速转动，实现多组元材料成分配比时时自动调整的激光高通量制备。

本发明的技术方案如下：

一种基于多组元材料成分配比时时自动调整的激光高通量制备送粉装置，所述装置包括控制计算机1、送粉器2、粉斗3和载流气体发生装置15，其特征在于：

所述送粉器2设有若干个并联的刮板式单路送粉器，每个刮板式单路送粉器相对独立、结构相同，且均设有专用粉斗3；

每个独立的刮板式单路送粉器由转盘4、刮板5、固定轴6、重量传感器7、转动装置、集粉器10以及流量传感器11组成，其中转盘4与转动装置相连，转动装置用于控制转盘4转动；转盘4下设有重量传感器7，转盘4上表面通过固定轴6和与其表面紧密接触的刮板5相连；集粉器10的一端通过管路与转盘4相连通，另一端通过流量传感器11与混粉装置12相连通。

当送粉装置运转时，粉末经由粉斗3底端的漏粉孔通过粉末自重和载流气体的压力输送到转盘4，转盘4转动后，粉末将被固定在转盘4上方的刮板5持续刮落进入集粉器10，集粉器10内的粉末经由流量传感器7进入混粉装置12，混合均匀后，最终被输送到激光加工区域。

进一步的：所述混粉装置12通过设置在送粉器2上的多路粉量控制接口14与激光加工区域相连通。