[发明专利]一种用于粉末冶金梯度功能材料的分层铺粉装置

说明书

本发明提供了一种用于粉末冶金梯度功能材料的分层铺粉装置，设计了刮粉杆、刮粉架、支撑平台、支撑架、刮粉杆圆形凹槽、刮粉架圆形通孔等零部件的结构和位置，调节定位销位置使刮粉杆十字形架从刮粉架下表面十字形凹槽伸出可将装入的粉末表面刮平，继续调节定位销位置使刮粉杆和刮粉架的上、下表面平齐可直接在冷压机下对粉末进行冷压，此后多次装粉可完成多层梯度功能材料的装粉和粉末冷压工作；本发明模具下压头的位置固定，外围粉末不会松动、漏出，下层粉末不会再次流动；本发明结构简单、安装方便，可制备大尺寸和层厚较薄的梯度功能材料，在实验室研究、粉末冶金单件小批量生产方面有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于粉末冶金设备领域，具体涉及一种粉末冶金梯度功能材料的分层铺粉装置，适用于用粉末冶金工艺制备材料的铺粉过程，尤其是制备材料结构和性能梯度变化的功能性材料的铺粉过程。

背景技术

现代社会高科技之间的竞争在很大程度上取决于材料的发展，可以说材料是社会发展和科学技术进步的基础，梯度功能材料自日本材料学家新野正之、平井敏雄和渡边龙三等在20世纪80年代中后期提出就是学者们研究的热点材料。梯度功能材料具体是指一种组成、结构和性能在材料厚度或长度方向连续或准连续变化的非均质复合材料。梯度功能材料有很多优点，其用作界面层可以连接不相容的两种材料以提高粘结强度；用作涂层和界面层可以减小残余应力和热应力；代替传统的均匀材料涂层可以增强连接强度并减小裂纹驱动力。梯度功能材料的应用已经从最初的航空航天领域扩大到了生物、机械、光电、核、能源、电磁、土木等诸多领域。

目前，梯度功能材料的制备方法主要有粉末冶金、离心铸造、激光熔覆、等离子喷涂、粉浆浇注等，其中最常用的方法就是粉末冶金工艺。使用粉末冶金工艺制备梯度材料的优点很多，例如基体合金组织精细、可设计增强体体积分数、增强相分散均匀等。但这种制备方法也存在一些问题，例如当制备材料的尺寸较大、层厚较薄时，会增加工艺的复杂性，尤其是往模具中铺粉时粉末的均匀性和平整性难以掌控。

为了满足铺粉的平整性和均匀性，许多学者对铺粉方式进行了探索，现有铺粉方式主要包括添加分散剂、升降模具下压头和手动铺粉。添加分散剂铺粉方式是将粉末倒入水、无水乙醇、聚乙烯醇等分散剂中，该方法可以较为均匀地铺平粉末，但每次铺粉后需要用玻璃棒搅动粉末使表面平整，但随着玻璃棒搅拌已经沉淀的颗粒可能会再次流动，并且由于搅拌再沉淀每层中混合均匀的粉末由于重力可能会出现分层现象；升降模具下压头铺粉方式是利用升降装置将模具下压头抬升，每次下降一层粉末的厚度分多次装粉，该方法压制性能好，但平台每次下降可能会造成外围粉末的松动，由于模具下压头和模套的间隙配合外围粉末可能会漏出；手动铺粉方式是将各层粉末逐一倒入模具后手动将粉末表面刮平，该方法简单方便，但粉末表面平整性较难保证。

发明内容

针对粉末冶金梯度功能材料制备工艺中铺粉均匀性和平整性难以掌控的问题，本发明提出一种用于粉末冶金梯度功能材料的分层铺粉装置，能使粉末分布均匀、表面平整，更可以简化大尺寸、薄层的梯度功能材料的铺粉工艺。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：