[发明专利]高通量制备多组元梯度材料的原料流速的调节系统及方法

说明书

本发明属于材料制备领域，主要是一种用于化学成分沿长度方向连续梯度变化的多组元合金、树脂、玻璃等材料的圆、管、型棒材的高通量制备多组元梯度材料的原料流速的调节系统及方法。该系统主要包括PLC控制系统、原料颗粒或粉末存储器、螺杆送料管路、原料混合器等。本装置具有结构简单、操作方便、易于控制等优点。该装置通过系统控制不同的原料存储器以连续变化的速度不断将原料送至混合器中，在原料混合器中将来自不同原料混合均匀后，不断送入熔炼装置以完成顺序熔炼。通过该方法可以实现不同成分合金、树脂、玻璃等材料的成分连续梯度配料，缩短了配料时间，简化了制备流程，降低了成本，提高了材料的制备效率。

技术领域

本发明属于材料加工制备领域，主要是一种用于化学成分沿长度方向连续梯度变化的多组元合金、树脂、玻璃等材料的圆、管、型棒材的高通量制备多组元梯度材料的原料流速的调节系统及方法。

背景技术

先进的金属、树脂、玻璃材料都凭借其各自优异的综合力学性能、物理化学性能以及耐腐蚀性能，在信息、航空航天、汽车、能源、建筑、生物医用等领域有着极为广泛的应用。原有的依赖于人为经验及试错法等传统的材料研究开发方法，其效率低、周期长且成本较高，已经严重制约了科技进步和社会发展，使材料的研发进入瓶颈。在此基础上提出了高通量制备技术，即一次性制备多种化学成分沿长度方向连续梯度变化的多组元棒材、管材、型材的技术，大大提高了材料的开发研究效率，降低了成本。

发明内容

本公开实施例公开了一种高通量制备多组元梯度材料的原料流速的调节系统及方法，以解决现有技术的上述以及其他潜在问题中任一问题。

为了达到上述目的，本公开实施例公开了一种高通量制备多组元梯度材料的原料流速的调节系统，所述调节系统包括：原料存储罐、螺杆送料管路、中间混合料斗、控制信号处理器和上位机；

其中，所述原料存储罐，用于存储制备多组元梯度材料的原料；

所述螺杆送料管路，用于将原料存储罐中的原料以不同的旋转速度推入中间混合料斗中；所述螺杆送料管路的一端与所述原料存储罐的出料口连接；

所述中间混合料斗，用于存储由所述螺杆送料管路输送来的物料；所述螺杆送料管路的另一端与所述中间混合料斗连接；

所述控制信号处理器，用于将上位机发出的控制信号进行转化，进而对所述螺杆送料管路中送料螺杆的转速进行控制，实现原料流速调节的控制；所述控制信号处理器与所述螺杆送料管路中送料螺杆控制连接；

所述上位机，用于根据所需制备多组元梯度材料得梯度成分、以及多组元梯度材料长度L、截面积S和分段数n,将求出的每个送料螺杆的转速，并发送给控制信号处理器(原料的下料速度、下料时间、速度及时间变化频率、速度及时间变化幅度的控制)。

根据本公开实施例，所述原料存储罐的数量为一个或多个，以便实现单组元或多组元合金所需原料的供料。

根据本公开实施例，所述送料螺杆为单螺旋或多头螺旋。

根据本公开实施例，所述螺杆送料管路包括输送管、螺杆和减速电机；

其中，所述输送管一端为入料口，另一端为出料口，所述螺杆设置在所述入料口一端的内部，并与所述减速电机传动连接，所述减速电机与所述控制信号处理器控制连接。

本公开实施例的另一目的是提供一种采用上所述的调节系统制备多组元梯度材料的方法，该方法具体包括以下步骤：

S1)按照设计所需制备多组元梯度材料的成分、以及多组元梯度材料长度L和截面积S，选取所需原料，并将各个原料分别置于各个原料存储罐内中备用；

S2)上位机根据所需制备多组元梯度材料成分梯度成分、以及多组元梯度材料长度L、截面积S和分段数n,将求出的每个送料螺杆的转速V_in发送给控制信号处理器；