[发明专利]一种高通量制备多组分梯度金属材料的装置

摘要

本发明属于金属加工制备领域，尤其涉及一种沿长度方向化学成分连续梯度分布的多组元合金管、棒、型等长材的高通量制备多组分梯度金属材料装置。该装置包括粉末流速在线调节系统、旋转进料系统、加热系统、保温系统、电机驱动系统、坯料成形系统和控制系统。由于采用上述技术方案，本发明的装置具有结构简单，使用方便，容易控制，该装置通过控制熔融金属成分的连铸工艺来实现高通量多组分梯度金属材料制备，缩短了材料从成分设计、熔炼、性能制备、应用制备的时间进程，减少了多炉熔炼合金的冶金能耗，降低了开发成本，提高了新金属梯度材料制备质量和效率。

主权项

1.一种高通量制备多组分梯度金属材料的装置，其特征在于，该装置是沿长度方向化学成分连续梯度变化的多组元合金管、棒型的长材的成形装置，包括粉末流速在线调节系统、旋转进料系统、加热系统、保温系统、电机驱动系统、坯料成形系统和控制系统；其中，所述粉末流速在线调节系统用于控制多种金属粉末的供料量，即粉末的组成比，包括至少2个金属粉末存储器、动态流速控制阀和粉末混合器；至少2个所述金属粉末存储器通过送料管路与粉末混合器的进料口连接，所述动态流速控制阀设置在所述送料管路上，所述金属粉末通过控制所述动态流速调节阀以一定流速进入到所述粉末混合器进行混合，混合后经过管路和进料口流入所述旋转进料系统；所述旋转进料系统用于混合粉末送料，包括呈圆筒状的料筒和螺旋杆，圆筒状的所述料筒的侧壁上端设有进料口，所述进料口通过管路与所述粉末混合器出料口连接，所述螺旋杆设置在所述圆筒状料筒内部，所述圆筒状料筒的底部设有圆锥形出料口，所述螺旋杆直径与所述圆筒状料筒内径紧密贴合，混合粉末经进料口进入料筒内原料在自身重力及螺旋杆的带动下向下流动，由于螺旋杆和料筒紧密配合，所以旋转送料机构的作用使得成分连续变化的混合粉末向下运动过程有序可控，不会发生成分均匀化现象；所述加热系统为感应加热器用于熔化进入圆筒状的所述料筒内的混合金属粉末，所述感应加热器所述设置在位于所述圆筒状料筒的出料口下端的侧壁上；所述保温系统为保温套，设置在所述感应加热器的外侧壁上；所述电机驱动系统用于驱动所述螺旋杆转动，所述电机驱动系统包括驱动电机、驱动轴和驱动轴连接器，所述驱动电机设置在圆筒状的所述料筒上端；所述驱动电机通过所述驱动轴、驱动轴连接器与所述螺旋杆的驱动连接，所述驱动轴连接器与所述圆筒状料筒之间的连接处通过密封圈密封，所述坯料成形系统用于金属材料成形，包括模具、冷凝结晶器和拉坯装置，所述模具设置在所述圆锥形出料口的下端，所述冷凝结晶器设置在所述模具内部的所述圆锥形出料口的两侧，所述拉坯装置设置在所述模具的出料口下端；所述控制系统用于控制整个装置，包括上位机和控制信号处理器，所述上位机通过控制信号处理器与所述驱动电机、动态流速控制阀和感应加热器控制连接，上位机控制感应线圈以一定的功率p对料筒进行加热；所述圆筒状料筒的内径DB与所述螺旋杆根径D0的比例为1.5‑8:1；所述螺旋杆的螺棱间的轴向距离为B；，式中：DB为料筒的内径，Φ为螺旋杆的螺旋角Φ=30°‑60°；所述料筒的入料口直径De与出料口直径Do相等。