【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于物料混合，具体涉及一种粉末混合高效化方法与装置。
技术介绍
1、粉末冶金作为一种非常重要的金属材料制备方法，具有成形温度低，合金化简单、不偏析等显著优点。粉体混合是其中一个基础工序，不仅应用于合金成分混合，而且应用于不同批次混合。因此，粉末混合的质量(如均匀性)和效率对粉末冶金材料的制备具有关键性影响。通常粉体混合指将不同物理性质和化学性质的粉体在空间中均匀化分布的过程，是粉末冶金过程中的最基础且较为重要的环节。近年来，随着粉末冶金技术的发展，各种新技术、新工艺大量涌现。特别是高熵合金的进一步发展和应用，掺杂的元素种类越来愈多，组分含量等摩尔比越来越大，成分的粒度和密度差异逐渐增大，这对粉末混合的均匀性提出了更高的要求，传统混粉技术面临着严重的挑战。因此，提高混合粉末的均匀性，减少成分偏析，提高烧结成型后样品的致密度、均匀性及各项性能，已经成为粉末冶金领域发展的一个重要方向。
2、粉体的混合过程是一个破聚、碎化和混合的不断重复的过程。在混料过程中粉末之间不仅实现了相互之间的混合，而且相互之间的撞击、摩擦对弱团聚和脆性粉末起到了破聚和碎化作用。粉体混合主要分为湿混和干混两种，普遍公认湿混优于干混。在湿混过程中可以添加分散剂，其作用是在第三方的干扰下弱化密度或者粒度对粉末混合均匀性的影响。相比于湿混，干混方法不添加其他成分，流程短，操作简单，因而是更为常用的混料方法。粉末干混是一个物理过程，常用的混粉技术有主要有三维混合、双锥混合、球磨混合、双运动混合等，其原理是通过搅拌、混合容器运动带动粉末颗粒在混合容器
3、机械合金化(ma)技术就是这种原理典型的固固混合的技术之一，被认为是一种更为均匀的粉末固固混合技术。它更多的通过不同粉末的破碎、焊合、再破碎循环往复作用实现成分的均匀性，其不仅能够实现粉末混合，而且能够形成一些固溶相。然而，现有的粉末混合技术存在几个缺点。第一，混料的非连续性。都是在不同形状与运动方式的封闭容器中一罐一罐进行混合；第二耗时长。通过运动中粉体颗粒的随机分布获得均匀性，这需要长时间的反复运动，才能达到一定的均匀度；第三，受容器及方向导向结构的影响，不同区域粉末的受力及影响程度不同，不可避免地伴有不参与混合或运动不充分的部分，形成物料夹生以及部分区域混合的不均匀；第四，质量批次稳定性差。而且因为产量小，工业化困难，主要作为实验室混料设备使用。一般没有预处理或者预处理由手工进行，加之环境的温度、湿度以及物料特性(如黏性、附着性等)对混料工艺影响较大，极大影响了混料均匀性，导致生产质量产生波动。特别是在粒度和密度相差较大的成分之间混合，上述问题尤为严重。
4、提高粉体混合的均匀度一直是粉末制备行业长期追求的目标，专业人士也进行了大量研究和开发，主要从事了混合形式、内部结构及工艺三个方面的工作。在混合形式方面，开发了双锥混料机、v型混料机、倾斜式混料机、滚动混料机及高能球磨机等；在内部结构方面，通过内部安装导向板以增加粉末的流向变化，强化了混合过程；在工艺方面，通过增加预处理方式及混料工艺的调控，改善混合效果。近年来出现了两种粉体刷筛混合技术的装置和方法，打破了传统制备方式，简要介绍如下。
5、郑州磨料磨具磨削研究所有限公司设计的“一种筛料装置(cn205199881u)”，通过毛刷施加的预压力带动粉末交叉混合，在刷子作用下，粉料通过标准筛进入粉料容器内。该筛料装置解决了手工过筛操作工艺稳定性差和生产效率低的问题，实现了过筛操作的机械化，稳定了筛料工艺，提高了生产效率。国机智能技术研究院有限公司设计的“一种粉体刷筛混料装置及刷筛混料方法(cn108339479a)”。粉体物料进入到筛体后通过刷体的转动边混合边筛除到接料装置内，不受容器的结构限制，可以通过刷体去除混料死角的影响，提高混合效率和混合的均匀性。但是郑州磨料磨具磨削研究所有限公司“一种筛料装置(cn205199881u)”，粉末混合的均匀性受次数影响显著，相比于多次重复而言，单次混合的均匀性严重不足。国机智能技术研究院有限公司的“一种粉体刷筛混料装置及刷筛混料方法(cn108339479a)”，因为上层粉料仓数量有限，不能无限缩小。因此经过刷筛后，沿着毛刷旋转的方向，筛下粉末会存在相邻两种粉末的富集区和交叉区，无法实现均匀混合。并且由于毛刷对团聚颗粒和脆性颗粒的破聚、破碎能力有限，会在筛上存在大粒径团聚体残留及筛网堵塞等问题。上述两种粉体刷筛混料装置与方法是对传统混料技术具有一定的改进，将混料的长时性转换为一次性，以期提高效率，但是应用前景仍受质疑。原因是通过一次性混合并不可能实现高的均匀性，除非是通过配位化学方式实现分子级混合。因此，仅可以作为粉末混合的预处理手段。
6、通过对传统固固混合技术和上述专利技术的分析，结合固固混合的特点，不难发现粉末混合的均匀性与粉末的特性及不同粉末之间的交叉次数紧密相关。理论上说，通过长时间的混合是可以实现粉末粒度的极致均匀，但是事实证明并非如此。在粒度方面，当粒度小于一定尺度时，比表面积不断增加，到达粒度临界时粉末出现聚合与破聚动态平衡，致使粒度细化停止；在均匀性方面，由于粉末诸如密度、粘度等本征特性不同，当混合到一定时间时，混合过程会出现混合与分离的动态平衡，达到混合瓶颈。实际生产过程中因为考虑成本的关系，粉末混合尚未达到聚合与破聚的平衡程度就结束了混合过程。对于传统粉末固固混合的设备，无论是双锥混料机、v型混料机、倾斜式混料机、滚动混料机及高能球磨机等，所有的混合设备一般要求装料量60％以下，另外预留了大约40％的空间，作为粉末可流动与混合的空间。但是由于混料过程中粉末位置、粒度、密度、粘度等不同，在同样的力场环境中(直接或者间接作用下)的运动轨迹不同，因此在相同的混料器中，粉末并不完全是按照预设的轨迹运行的。在大约40％的预留空间中，粉末是以混合与分离趋势共存的。从粉末角度讲，粒度差大导致粉末表面能的差异较大，同质细小粒径的粉末更易相互团聚，而不是大小颗粒粉末相互吸附；当密度差异较大时，不同密度的粉末在相同外力作用下的动量不同，运动轨迹不同，难以实现有效混合。特别是对于大粒度、高密度与小粒度、低密度粉末混合时，粉末混合过程中的分离问题更为突出。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种粉末混合高效化方法与装置，本专利技术可以实现不同粉末的时空分量及定线小量混合，最大化减弱分离趋势，并且极大提高了粉末混合的均匀性。
2、为达到上述目的，本专利技术的一种粉末混合装置，包括圆柱形搅拌桶本体，所述搅拌桶本体自上而下依次设置有相连通的用于分仓放置粉末的原始粉末仓、用于破碎和混合粉末的旋转混合区、用于多次定线分量和混合粉末的伞状混合区以及收集混合粉末的混合料仓；
3、所述旋转混合区包括一个通过旋转轴旋转的混料台，所述混料台的下圆台外侧曲面设置有斜齿轮，在圆柱搅拌桶内壁对应位置设置有环形内轴承，轴承上设置有能本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种粉末混合高效化装置，其特征在于，包括圆柱形搅拌桶本体，所述搅拌桶本体自上而下依次设置有相连通的用于分仓放置粉末的原始粉末仓(1)、用于破碎和混合粉末的旋转混合区(2)、用于多次定线分量和混合粉末的伞状混合区(3)以及收集混合粉末的混合料仓(4)；
2.根据权利要求1所述的一种粉末混合高效化装置，其特征在于，所述混料台还包括用于将出料口(12)排出的粉末导向下圆台与圆柱搅拌桶内壁之间间隙的上圆锥，所述上圆锥母线与水平面的夹角和分料仓楔形底板与水平面的夹角相契合。
3.根据权利要求1所述的一种粉末混合高效化装置，其特征在于，所述每个分料仓楔形底板的水平角大于粉末安息角。
4.根据权利要求1所述的一种粉末混合高效化装置，其特征在于，所述旋转轴(22)贯穿搅拌桶本体顶部连接有用于驱动混料台转动的旋转驱动装置(21)。
5.根据权利要求1所述的一种粉末混合高效化装置，其特征在于，所述正伞状锥形板(31)和倒伞状锥形板(32)的凹槽为若干个均等且同深度的凹槽。
6.根据权利要求1所述的一种粉末混合高效化装置，其特征在于，所述
7.根据权利要求1-6任一项所述的装置实现一种粉末混合高效化方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种粉末混合高效化装置，其特征在于，包括圆柱形搅拌桶本体，所述搅拌桶本体自上而下依次设置有相连通的用于分仓放置粉末的原始粉末仓(1)、用于破碎和混合粉末的旋转混合区(2)、用于多次定线分量和混合粉末的伞状混合区(3)以及收集混合粉末的混合料仓(4)；
2.根据权利要求1所述的一种粉末混合高效化装置，其特征在于，所述混料台还包括用于将出料口(12)排出的粉末导向下圆台与圆柱搅拌桶内壁之间间隙的上圆锥，所述上圆锥母线与水平面的夹角和分料仓楔形底板与水平面的夹角相契合。
3.根据权利要求1所述的一种粉末混合高效化装置，其特征在于，所述每个分料仓楔形底板的水平角大于粉末安息角。
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【专利技术属性】
技术研发人员：孙院军，周奥，柏小丹，陈璇，丁向东，张茜茜，孙军，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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