本发明专利技术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；本发明专利技术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；本发明专利技术结构简单、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。
A Layered Powder Layering Device for Powder Metallurgy Gradient Functional Materials
【技术实现步骤摘要】
一种用于粉末冶金梯度功能材料的分层铺粉装置
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
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，本专利技术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。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案实现的：一种用于粉末冶金梯度功能材料的分层铺粉装置，其特征在于，包括一个空心圆柱筒状的模套，模套的上端面上固定设置有一个圆环形结构的支撑平台，支撑平台的内径与模套的内径相同，支撑平台的外径大于模套的外径，支撑平台上方设置有可相对于支撑平台上下移动的支撑架，支撑架为圆环形结构，支撑架的内径与支撑平台的内径相同，支撑架的外径与支撑平台的外径相同，还包括一个刮粉架，刮粉架为一个内部带有阶梯轴孔的两段式阶梯轴结构，刮粉架的上部为大轴颈段，刮粉架的下部为小轴颈段，刮粉架的大轴颈段的外径大于支撑架的内径，刮粉架的小轴颈段与支撑架的内圆环面、支撑平台的内圆环面以及模套的中心通孔的孔壁间隙配合，刮粉架的大轴颈段与小轴颈段之间的外轴肩与支撑架的上表面接触以实现刮粉架在竖直方向上的定位和高度调节，刮粉架的大轴颈段下部有三个间隔均匀分布的刮粉架下部圆形通孔，刮粉架大轴颈段上部有三个间隔均匀分布的刮粉架上部圆形通孔，每个刮粉架上部圆形通孔与相邻的刮粉架下部圆形通孔之间的间隔均相等，刮粉架内部的阶梯轴孔的上部为大孔径段，刮粉架内部的阶梯轴孔的下部为小孔径段，刮粉架的阶梯轴孔的大孔径段的高度与刮粉架的大轴颈段的高度相同，刮粉架的阶梯轴孔的小孔径段的高度与刮粉架的小轴颈段的高度相同，刮粉架的下表面设置有向上凹陷的十字形凹槽，刮粉架内设置有一个刮粉杆，刮粉杆包括一个圆柱体，刮粉杆的圆柱体的外圆柱面上间隔均匀分布有的六个刮粉杆圆形凹槽，刮粉杆的圆柱体的外圆柱面与刮粉架内部的阶梯轴孔的大孔径段的孔壁间隙配合，刮粉杆的圆柱体的下端面中心处通过一个向下设置的圆柱形杆连接有一个十字形架，刮粉杆的十字形架可与刮粉架下表面的十字形凹槽间隙配合，刮粉杆的十字形架与模套的中心通孔的孔壁间隙配合，三个定位销均穿过刮粉架的大轴颈段的上部圆形通孔与刮粉杆的圆柱体的外圆柱面上的刮粉杆圆形凹槽配合，或者三个定位销均穿过刮粉架的大轴颈段的下部圆形通孔与刮粉杆的圆柱体的外圆柱面上的刮粉杆圆形凹槽配合，以对刮粉杆进行定位，模具下压头由模套的下部开口伸入并固定在模套中，模具下压头的上表面与刮粉杆的十字形架之间的空间为模具腔。进一步的技术方案包括：所述的支撑平台上设置有两个关于支撑平台的轴线对称的圆形的支撑平台连接通孔，支撑架下表面有两个向下设置的与支撑平台的支撑平台连接通孔对应的圆柱形的支撑架连接支柱，支撑架连接支柱下部带有外螺纹，两个支撑架连接支柱与对应的支撑平台连接通孔间隙配合，支撑架连接支柱的外螺纹与位于支撑平台上表面上方的螺母螺纹连接。刮粉架的小轴径段外表面刻有表示高度的标尺。刮粉杆的圆柱形杆的上端与刮粉杆的圆柱体的下端面中心处螺纹连接。刮粉杆的圆柱体的高度小于刮粉杆的阶梯轴孔的大孔径段的高度。与现有技术相比本专利技术的有益效果是：1.本专利技术所述的一种用于粉末冶金梯度功能材料的分层铺粉装置，可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将装入模具腔的粉末刮平，能使粉末分布均匀、表面平整，在实验室研究、单件小批量粉末冶金生产方面有很好的应用前景；2.本专利技术所述的一种用于粉末冶金梯度功能材料的分层铺粉装置，在刮平粉末后，可调节定位销的位置使刮粉杆和刮粉架的上、下表面平齐，调节支撑平台上表面上方的螺母和支撑架连接支柱的位置后，整个装置可在压力机下对粉末冷压；3.本专利技术所述的一种用于粉末冶金梯度功能材料的分层铺粉装置，可以用于制备单层材料，也可以在一次冷压结束后方便取下，进而多次装粉，实现层状梯度功能材料的制备；4.本专利技术所述的一种用于粉末冶金梯度功能材料的分层铺粉装置，在工作过程中模具下压头位置保持不变，外围粉末不会松动和漏出，刮粉杆底部十字形架只刮平粉末表面，下层混合均匀的粉末不会再次流动也不会由于重力出现分层现象；5.本专利技术所述的一种用于粉末冶金梯度功能材料的分层铺粉装置，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。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步的说明：图1为本专利技术所述的一种用于粉末冶金梯度功能材料的分层铺粉装置处于冷压状态的一个轴测投影视图；图2为本专利技术所述的一种用于粉末冶金梯度功能材料的分层铺粉装置处于冷压状态的外部构造示意图；图3位本专利技术所述的一种用于粉末冶金梯度功能材料的分层铺粉装置处于冷压状态的剖视图；图4为本专利技术所述的一种用于粉末冶金梯度功能材料的分层铺粉装置中的刮粉杆的结构示意图；图5为本专利技术所述的一种用于粉末冶金梯度功能材料的分层铺粉装置中的刮粉架的结构示意图；图6为本专利技术所述的一种用于粉末冶金梯度功能材料的分层铺粉装置处于刮粉状态的一个轴测投影视图；图7为本专利技术所述的一种用于粉末冶金梯度功能材料的分层铺粉装置处于刮粉状态的剖视图。图中：1.刮粉杆，2.刮粉架，3.刮粉架本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于粉末冶金梯度功能材料的分层铺粉装置，其特征在于，包括一个空心圆柱筒状的模套(7)，模套(7)的上端面上固定设置有一个圆环形结构的支撑平台(6)，支撑平台(6)的内径与模套(7)的内径相同，支撑平台(6)的外径大于模套(7)的外径，支撑平台(6)上方设置有可相对于支撑平台(6)上下移动的支撑架(11)，支撑架(11)为圆环形结构，支撑架(11)的内径与支撑平台(6)的内径相同，支撑架(11)的外径与支撑平台(6)的外径相同，还包括一个刮粉架(2)，刮粉架(2)为一个内部带有阶梯轴孔的两段式阶梯轴结构，刮粉架(2)的上部为大轴颈段，刮粉架(2)的下部为小轴颈段，刮粉架(2)的大轴颈段的外径大于支撑架(11)的内径，刮粉架(2)的小轴颈段与支撑架(11)的内圆环面、支撑平台(6)的内圆环面以及模套(7)的中心通孔的孔壁间隙配合，刮粉架(2)的大轴颈段与小轴颈段之间的外轴肩与支撑架(11)的上表面接触以实现刮粉架(2)在竖直方向上的定位和高度调节，刮粉架(2)的大轴颈段下部有三个间隔均匀分布的刮粉架下部圆形通孔(4)，刮粉架(2)大轴颈段上部有三个间隔均匀分布的刮粉架上部圆形通孔(3)，每个刮粉架上部圆形通孔(3)与相邻的刮粉架下部圆形通孔(4)之间的间隔均相等，刮粉架(2)内部的阶梯轴孔的上部为大孔径段，刮粉架(2)内部的阶梯轴孔的下部为小孔径段，刮粉架(2)的阶梯轴孔的大孔径段的高度与刮粉架(2)的大轴颈段的高度相同，刮粉架(2)的阶梯轴孔的小孔径段的高度与刮粉架(2)的小轴颈段的高度相同，刮粉架(2)的下表面设置有向上凹陷的十字形凹槽，刮粉架(2)内设置有一个刮粉杆(1)，刮粉杆(1)包括一个圆柱体，刮粉杆(1)的圆柱体的外圆柱面上间隔均匀分布有的六个刮粉杆圆形凹槽(13)，刮粉杆(1)的圆柱体的外圆柱面与刮粉架(2)内部的阶梯轴孔的大孔径段的孔壁间隙配合，刮粉杆(1)的圆柱体的下端面中心处通过一个向下设置的圆柱形杆连接有一个十字形架，刮粉杆(1)的十字形架可与刮粉架(2)下表面的十字形凹槽间隙配合，刮粉杆(1)的十字形架与模套(7)的中心通孔的孔壁间隙配合，三个定位销(12)均穿过刮粉架(2)的大轴颈段的上部圆形通孔(3)与刮粉杆(1)的圆柱体的外圆柱面上的刮粉杆圆形凹槽(13)配合，或者三个定位销(12)均穿过刮粉架(2)的大轴颈段的下部圆形通孔(4)与刮粉杆(1)的圆柱体的外圆柱面上的刮粉杆圆形凹槽(13)配合，以对刮粉杆(1)进行定位，模具下压头(8)由模套(7)的下部开口伸入并固定在模套(7)中，模具下压头(8)的上表面与刮粉杆(1)的十字形架之间的空间为模具腔(9)。...
【技术特征摘要】
1.一种用于粉末冶金梯度功能材料的分层铺粉装置，其特征在于，包括一个空心圆柱筒状的模套(7)，模套(7)的上端面上固定设置有一个圆环形结构的支撑平台(6)，支撑平台(6)的内径与模套(7)的内径相同，支撑平台(6)的外径大于模套(7)的外径，支撑平台(6)上方设置有可相对于支撑平台(6)上下移动的支撑架(11)，支撑架(11)为圆环形结构，支撑架(11)的内径与支撑平台(6)的内径相同，支撑架(11)的外径与支撑平台(6)的外径相同，还包括一个刮粉架(2)，刮粉架(2)为一个内部带有阶梯轴孔的两段式阶梯轴结构，刮粉架(2)的上部为大轴颈段，刮粉架(2)的下部为小轴颈段，刮粉架(2)的大轴颈段的外径大于支撑架(11)的内径，刮粉架(2)的小轴颈段与支撑架(11)的内圆环面、支撑平台(6)的内圆环面以及模套(7)的中心通孔的孔壁间隙配合，刮粉架(2)的大轴颈段与小轴颈段之间的外轴肩与支撑架(11)的上表面接触以实现刮粉架(2)在竖直方向上的定位和高度调节，刮粉架(2)的大轴颈段下部有三个间隔均匀分布的刮粉架下部圆形通孔(4)，刮粉架(2)大轴颈段上部有三个间隔均匀分布的刮粉架上部圆形通孔(3)，每个刮粉架上部圆形通孔(3)与相邻的刮粉架下部圆形通孔(4)之间的间隔均相等，刮粉架(2)内部的阶梯轴孔的上部为大孔径段，刮粉架(2)内部的阶梯轴孔的下部为小孔径段，刮粉架(2)的阶梯轴孔的大孔径段的高度与刮粉架(2)的大轴颈段的高度相同，刮粉架(2)的阶梯轴孔的小孔径段的高度与刮粉架(2)的小轴颈段的高度相同，刮粉架(2)的下表面设置有向上凹陷的十字形凹槽，刮粉架(2)内设置有一个刮粉杆(1)，刮粉杆(1)包括一个圆柱体，刮粉杆(1)的圆柱体的外圆柱面上间隔均匀分布有的六个刮粉杆圆形凹槽(13)，刮粉杆(1)的圆柱体的外圆柱面与刮粉架(2)内部的阶梯...
【专利技术属性】
技术研发人员：呼咏，吴彤，郭锦洲，宋明凯，王文阳，王茂森，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22
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