[发明专利]一种连续梯度材料粉末层制备装置及方法

说明书

本发明涉及粉末制备梯度材料领域，提供了一种连续梯度材料粉末层制备装置及方法。所述装置包括可整体横向移动的出粉漏斗及梯度粉仓，出粉漏斗包括漏斗外壁、竖向分隔板、开合板、水平隔板；漏斗外壁、开合板及水平隔板将出粉漏斗分为储粉区和落粉区；落粉区整体为漏斗状；竖向分隔板将储粉区分隔为两个分区；水平隔板为可滑动板，调节两种粉料出粉比例；开合板控制出粉开始及结束。所述方法包括储粉、出粉、放置三个步骤及可选的振动。与现有制造梯度材料粉层技术相比，本发明可高效提供用于粉末冶金以及增材制造制备连续梯度材料的高质量粉层；尤其对现有下送粉增材制造系统，可直接对储粉缸进行梯度粉层填充，无需改造现有设备，且操作简便。

技术领域

本发明涉及粉末制备梯度材料领域，特别涉及一种连续梯度材料粉末层制备装置及方法，可用于粉末冶金及增材制造。

背景技术

随着时代的发展与社会的进步，人们对于材料的需求越来越苛刻，从而一般的单一材料或者普通的复合材料无法满足要求。梯度材料是两种或多种材料复合且成分和结构呈连续梯度变化的一种新型复合材料。两种或多种材料之间无界面的逐渐过渡，从而可以更好的利用两种或多种材料的特性，同时不会因界面而产生破坏。其目前在航空航天、生物医学、能源工程、机械工程、电磁和核工程等诸多领域，都有着较高的使用价值和较为广阔的应用前景。同时，梯度材料的制备也是国际上的前沿技术。

目前主流的梯度材料制备技术有：离心铸造法、电沉积法、气相沉积法、粉末冶金法、自蔓延高温合成法、激光熔覆法和等离子喷涂法等，另外新兴的增材制造技术由于天然的特性也极适合制备梯度材料。

上述的方法中，粉末冶金法和增材制造两种方法都利用粉末来制备梯度材料，成本低、操作简单。然而，传统的粉末冶金法具有难以制备连续梯度材料的缺点；增材制造技术中，同轴送粉技术制备的梯度材料一般质量较差，上送粉式(比如专利201810292599.9公开的技术较为复杂)制备梯度粉末床技术以及下送粉式的制备梯度粉末床技术均需要对于现有设备进行修改。

发明内容

本发明的目的就是至少克服现有技术的不足之一，提供了一种连续梯度材料粉末层制备装置及方法，可用于粉末冶金以及不同增材制造设备的连续梯度材料粉末层制备，该技术可直接用于传统的粉末冶金以及增材制造设备，无需对原有设备进行改造，使得制备梯度材料更加简单、可靠。

本发明通过一个可调节出粉比例的漏斗出粉，通过混粉器混粉后将粉末堆积在下方的梯度粉仓中，再通过漏斗与梯度粉仓之间的相对运动以及出粉比例的控制，形成材料的连续梯度，最后可选择通过梯度粉仓的振动实现粉末层的进一步调整，从而粉末层更均匀、质量更佳。

本发明采用如下技术方案：

一种连续梯度材料粉末层制备装置，包括可整体横向移动的出粉漏斗，及设置在所述出粉漏斗下方的梯度粉仓；

所述出粉漏斗为一整体机构，包括漏斗外壁、竖向分隔板、开合板、水平隔板；所述漏斗外壁、开合板及水平隔板将所述出粉漏斗分割成上部的储粉区和下部的落粉区；所述落粉区整体为漏斗状；所述竖向分隔板将所述储粉区分隔为两个分区，用于分别储存两种不同粉料；所述水平隔板为可滑动板，所述水平隔板用于调节两种粉料的出粉比例；所述开合板用于控制出粉的开始及结束；

所述梯度粉仓能上下移动；所述出粉漏斗能自所述梯度粉仓的一端到另一端往复横向移动。

进一步的，所述落料区下部设置混粉器；粉料从储粉区落入落粉区，经混粉器混匀后通过出粉口进入所述梯度粉仓。

进一步的，所述混粉器为圆柱形，呈水平放置，所述出粉口设置在所述混粉器下方。

进一步的，所述梯度粉仓的底部连接丝杠，上下移动由丝杠传动；所述丝杠与所述梯度粉仓可拆卸连接；所述丝杠设置有第一振动单元，能带动所述梯度粉仓振动。