[发明专利]一种流延成型梯度功能材料及制备方法

说明书

本发明提供一种流延成型梯度功能材料及制备方法，制备方法包括以下步骤：S1、根据梯度功能材料的体系制备多种料浆，制备好的料浆进行真空脱泡；S2、根据所制备材料的成分梯度和流延速度，设定几个料浆随时间变化的流量周期函数，料浆通过流量控制器控制流速流入混合器混合，再由混合器进入流延机料盒；S3、流延机工作，流延过程中，一个流量变化周期所生产的流延片对应一块样品，每过一个周期，在流延片上进行标记；S4、根据标记将制备好的每个周期的流延片按顺序叠放，压制成型，烧结，即可得到梯度功能材料。本发明提出了一种全新的梯度功能材料制备方法，通过配制多种料浆，调节各料浆的流量，即可在一条流延生产线上进行连续生产，提高了生产效率。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体而言，涉及一种流延成型梯度功能材料及制备方法。

背景技术

功能梯度材料是一种的新型复合材料，与传统复合材料相比，其成分、物理性能连续变化，可避免因两种材料的宏观界面造成的残余应力和热应力，充分发挥复合材料的优势，在航空航天、材料连接、功能器件等方面有广阔的应用前景。

目前功能梯度材料的制备方法主要有粉末冶金法、气相沉积法、自蔓延反应合成、等离子喷涂、电铸法、电镀法、流延成型等。相比于其它工艺，流延成型法有工艺简单、成本低、且其单层厚度可以达到微米量级、过渡层变化较为平缓，但是通过现有的流延成型法制备的功能梯度材料仍存在不足。如专利CN103317140A公开的流延法制备W-Cu体系梯度复合材料的方法，需要通过不同成分的流延片来实现，就需要配制多种组分的料浆进行流延成型。生产时每种组分需要占用一套流延片生产线，大大增加设备成本。而若依次制备几个组分的流延片，则无法连续生产，极大降低了生产效率。多种组分流延片叠层还带来梯度变化连续性的问题。尽管理论上流延成型法可以实现一层一种组分，但综合考虑设备、时间成本后往往只采用3-5个组分来制备梯度材料，其成分可近连续变化的优点难以发挥。

为解决这一难题，专利CN101503297A(旋转磁场中梯度材料的流延成型制备方法)提出利用铁磁性物质与弱磁性物质之间磁性能的差异，使流延过程中形成成分梯度。专利CN105039830A(交变磁场中金属/陶瓷梯度材料的流延成型制备方法)提出利用交变磁场控制金属颗粒的移动来实现交变磁场中金属/陶瓷梯度材料的制备。然而上述两种方法对材料的物理性能都有所要求，CN101503297A要求所制备的复合材料一种具有铁磁性，一种为弱磁性；CN105039830A要求一种材料为金属而另一种为非金属。这就限制了这两种方法的应用范围。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种不受材料性能限制、适于批量化生产的制备近连续变化功能梯度材料的方法。

本发明一方面提供一种流延成型梯度功能材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、根据梯度功能材料的体系制备多种料浆，制备好的料浆进行真空脱泡；

S2、根据所制备材料的成分梯度和流延速度，设定几个料浆随时间变化的流量周期函数，料浆通过流量控制器控制流速流入混合器混合，再由混合器进入流延机料盒；

S3、流延机工作，流延过程中，一个流量变化周期所生产的流延片对应一块样品，每过一个周期，在流延片上进行标记；

S4、根据标记将制备好的每个周期的流延片按顺序叠放，压制成型，烧结，即可得到梯度功能材料。

相对于现有技术，本发明提供了一种全新的采用流延工艺制备梯度功能复相材料的方法，通过配制多种料浆，调节各料浆的流量，即可在一条流延生产线上进行连续生产，无需停机换料，且对材料体系的电学、磁学等物理性能均无要求，大大提高了生产效率、减少了浪费，特别适合于中小批量产品的生产。

在优选或可选的实施方式中，所述步骤S2中，各料浆的流量周期函数之和为定值，由此保证周期内流延速度和流延片厚度不变，流延机正常工作。