一种流延成型梯度功能材料及制备方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种流延成型梯度功能材料及制备方法


[0001]本专利技术涉及材料
，具体而言，涉及一种流延成型梯度功能材料及制备方法。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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
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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
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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。
[0004]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。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术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。
[0006]本专利技术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：
[0007]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；
[0008]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；
[0009]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；
[0010]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。
[0011]相对于现有技术，本专利技术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。
[0012]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。
[0013]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为一元函数，自变量为时间t。由此周期函数只有一个自变量，料浆流量可控，材料成分实现按需控制。
[0014]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为一次函数、二次函数、多次函数、指数函数、幂函数、三角函数或对数函数中的一种或多种组合。由此可以根据需要制成任意梯度的复相功能材料，且材料的成分梯度接近连续变化，无明显成分台阶。
[0015]在优选或可选的实施方式中，一个周期的时间为T＝LH/vh，其中L为目标产品边长，H为目标产品厚度，v为流延速度，h为流延片厚度。由此根据目标产品设置周期时间，保证流延机稳定工作。
[0016]在优选或可选的实施方式中，所述步骤S1中，对于有n个独立成分变量的材料，只需制备n+1种料浆，由此极大减少了料浆配制的工作量。
[0017]在优选或可选的实施方式中，所述步骤S1中，多种料浆之间互溶。由此保证混合后的料浆不发生沉淀、凝固、分层等现象，避免料浆失效。
[0018]在优选或可选的实施方式中，多种料浆所用的溶剂和辅料相同。由此保证各料浆之间互溶性好。
[0019]在优选或可选的实施方式中，所述步骤S2中，所用混合器选自以下一种或几种组合：SV型静态混合器、SK型静态混合器、SX型静态混合器、SH型静态混合器、SL型静态混合器、混合泵、超临界混合器、搅拌混合器。由此可根据料浆特性选择合适的混合器，保证混合均匀。
[0020]本专利技术另一方面提供一种流延成型梯度功能材料，由上述的制备方法制得。本专利技术梯度功能材料的成分梯度接近连续变化，无明显成分台阶，材料性能优异。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例流延成型梯度功能材料的制备方法的流程图；
[0022]图2为本专利技术实施例1中各料浆的流量周期变化示意图。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。需要说明的是，以下各实施例仅用于说明本专利技术的实施方法和典型参数，而不用于限定本专利技术所述的参数范围，由此引申出的合理变化，仍处于本专利技术权利要求的保护范围内。
[0024]需要说明的是，在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的
端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0025]本专利技术的实施例公开一种流延成型梯度功能材料及其制备方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：
[0026]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。对于有n个独立成分变量的材料，制备n+1种料浆，其中一种料浆不包含成分变量，其余每种料浆包含一个成分变量的最大值，例如一种两组分材料AB，有1个独立成分变量B，则可制备两种料浆100％A、100％B，若B含量较少，也可制备AB混合的料浆代替100％B，如80％A20％B，以B含量满足所需要最大含量为准。本方法所需要配制的料浆数量少，极大减少了料浆配制的工作量。
[0027]进一步地，多种料浆之间可以互溶，保证混合后的料浆不发生沉淀、凝固、分层等现象，避免料浆失效。优选方案中，多种料浆所用的溶剂和辅料相同，保证各料浆之间互溶性好。
[0028]S2、根据所制备材料的成分梯度和流延速度，设定几个料浆的随时间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流延成型梯度功能材料的制备方法，其特征在于，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，设定几个料浆的随时间变化的流量周期函数，料浆通过流量控制器控制流量流入混合器混合，再由混合器进入流延机料盒；S3、流延机工作，流延过程中，一个流量变化周期的所生产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。2.根据权利要求1所述的流延成型梯度功能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，各料浆的流量周期函数之和为定值。3.根据权利要求1所述的流延成型梯度功能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，各料浆的流量周期函数为一元函数，自变量为时间t。4.根据权利要求1
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3任一所述的流延成型梯度功能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，各料浆的流量周期函数为一次函数、二次函数、多次函数、指数函数、幂...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢方民，洪于喆，邬国平，戚明杰，熊礼俊，于明亮，王坚，
申请(专利权)人：宁波伏尔肯科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：