本发明专利技术公开了一种制备连续梯度功能材料的装置，包括专用加料系统，设置于专用加料系统的下料板下方的混合沉积装置，和与混合沉积装置底部密封连接的模具；所述专用加料系统包括与下料板连接的加料仓，设置于加料仓内的用于控制物料加入比例的一个或多个可拆卸隔板，和设置于加料仓右侧板左侧的用于推动物料的加料推板，以及穿过加料仓右侧板与加料推板连接的用于控制加料速度的加料推杆；所述混合沉积装置由筒体、固定安装于筒体内的用于筛分物料的筛网，和设置于筛网上方的搅拌器组成。本发明专利技术还提供了采用该装置制备连续梯度功能材料的方法。采用本发明专利技术的装置和方法制备的连续梯度功能材料无明显界面或分层，具有优良的梯度均匀性和连续性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能材料
，具体涉及一种连续梯度功能材料的制备方法及装置。
技术介绍
梯度功能材料(functionally graded materials，简称FGM)，是由日本新野正之与平井敏雄等学者于1986年首先提出的，它是指一类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，其组分(可以是金属、陶瓷、纤维、聚合物等)、 结构、物性参数和物理、化学、生物等单一或综合性能均呈连续变化，以适应不同环境，是实现某种特殊功能的新材料。梯度功能材料由于本身具有优异的性能以及它所体现出的新颖的材料设计思想，一经提出，立即引起世界各国材料科学工作者的高度重视并对其展开研究，迄今为止，已探索出一些基本的研究方法并制备出许多体系的梯度功能材料。例如，具有金属Ti的优良性能，又具有Al2O3陶瓷的良好的耐热、隔热、高强及高温抗氧化性的Ti/ Al2O3梯度功能材料。由于中间成分的连续变化，消除了材料中的宏观界面，整体材料表现出良好的热应力缓和特性，使之能在超高温、大温差、高速热流冲击等苛刻环境条件下使用， 可望用做新一代航天飞机的机身、燃烧室内壁等，以及为涡轮发动机、高效燃气轮机等提供超高温耐热材料。梯度功能材料制备研究的主要目标是通过合适的手段，实现FGM组成成份、微观结构能够按设计分布，从而实现FGM的设计性能。主要制备方法有粉末冶金法(PM)、自蔓延高温合成法(SHS)、等离子喷涂法、激光熔覆法、电沉积法、物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)等。以上不同的方法均具有各自的特点，同时亦有不同的缺点如制备的梯度功能材料样品的体积小、结构简单、梯度连续性不强，实用价值不高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种结构简单， 开发成本低、操作简便的制备连续梯度功能材料的装置。采用本专利技术的装置制备的连续梯度功能材料无明显界面或分层，具有优良的梯度均勻性和连续性。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是一种制备连续梯度功能材料的装置，其特征在于，包括专用加料系统，设置于专用加料系统的下料板下方的混合沉积装置，和与混合沉积装置底部密封连接的模具；所述专用加料系统包括与下料板连接的加料仓，设置于加料仓内的用于控制物料加入比例的一个或多个可拆卸隔板，和设置于加料仓右侧板左侧的用于推动物料的加料推板，以及穿过加料仓右侧板并与加料推板连接的用于控制加料速度的加料推杆，所述加料仓的左侧板和上面板均可拆卸；所述混合沉积装置由筒体、固定安装于筒体内的用于筛分物料的筛网，和设置于筛网上方的搅拌器组成。上述的一种制备连续梯度功能材料的装置，所述混合沉积装置与模具之间通过密封垫圈密封连接。上述的一种制备连续梯度功能材料的装置，所述筛网为80目筛网。上述的一种制备连续梯度功能材料的装置，所述搅拌器通过支承杆支承于筒体上。上述的一种制备连续梯度功能材料的装置，所述模具的下方设置有用于收集溢出液的收液槽。上述的一种制备连续梯度功能材料的装置，所述混合沉积装置上设置有排液管道，排液管道上设置有阀门。本专利技术还提供了采用上述装置制备连续梯度功能材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤步骤一、打开加料仓的上面板，根据连续梯度功能材料的设计梯度，按配比将粉末状物料均勻平整的装入加料仓中，装料过程中采用可拆卸隔板将不同物料隔开，待物料全部装完后取出可拆卸隔板，盖上加料仓的上面板；步骤二、将混合沉积装置置于模具上方，并将混合沉积装置与模具密封连接，从混合沉积装置上方加入无水乙醇溶液；步骤三、启动搅拌器，拆掉步骤一中装料后的加料仓的左侧板，推动加料推杆，通过加料推板推动加料仓内的物料进入混合沉积装置中，在室温条件下将物料搅拌混合均勻，混合均勻后的物料通过筛网的筛分，最终沉积于模具中；步骤四、待物料全部沉积于模具中，打开混合沉积装置上的排液管道，将混合沉积装置中的溶液排入收液槽中，然后拆除混合沉积装置，取出沉积好物料的模具，最后将模具中的沉积物料采用常规方法依次经成形、烘干、预烧结和烧结，得到连续梯度功能材料。上述步骤三中所述搅拌器的搅拌速率为50转/分 100转/分。上述步骤三中所述加料推杆的推动速度为lmm/min 5mm/min。本专利技术与现有技术相比具有以下优点1、本专利技术的装置结构简单，开发成本低、操作简便，可根据需要设计模具以满足不同形状或大小的连续梯度功能材料的制备。2、本专利技术采用专用加料系统，可根据连续梯度功能材料的梯度要求设计物料的分布，并通过控制加料推杆的推动速度调节物料沉积速度，从而调节材料的分布梯度，亦可通过加料仓结构和可拆卸隔板数量的变化，实现三种或多种材料的梯度均勻性和连续性。3、本专利技术的方法简便，易于实现，采用本专利技术的装置和方法制备的连续梯度功能材料无明显界面或分层，具有优良的梯度均勻性和连续性。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术装置的主视图。图2为本专利技术装置专用加料系统第一种实施方式的结构示意图。图3为图1的俯视图。图4为图3的A-A剖视图。图5为本专利技术装置专用加料系统第二种实施方式的结构示意图。图6为本专利技术装置专用加料系统第三种实施方式的结构示意图。图7为本专利技术装置专用加料系统第四种实施方式的结构示意图。图8为本专利技术实施例5制备的Mo/Cu连续梯度功能材料的宏观截面图。图9为采用常规分层模压法制备的Mo/Cu连续梯度功能材料的宏观截面图。附图标记说明I-专用加料系统；I-I-下料板； 1-2-加料仓；1-3-可拆卸隔板；1-4-加料推板；1-5-加料推杆；2-混合沉积装置；2-ト筒体；2-2-筛网；2-3-搅拌器；2-4-支承杆； 3_模具；4-密封垫圈；5-收液槽；6-排液管。具体实施例方式本专利技术的制备连续梯度功能材料的装置通过实施例1至实施例4进行描述实施例1如图1，图2，图3和图4所示的一种制备连续梯度功能材料的装置，包括专用加料 系统1，设置于专用加料系统1的下料板1-1下方的混合沉积装置2，和与混合沉积装置2 底部相通且密封连接的模具3 ；所述专用加料系统1包括与下料板1-1连接的加料仓1-2， 设置于加料仓1-2内的用于控制物料加入比例的一个可拆卸隔板1-3，和设置于加料仓1-2 右侧板左侧的用于推动物料的加料推板1-4，以及穿过加料仓1-2右侧板并与加料推板1-4 连接的用于控制加料速度的加料推杆1-5，所述加料仓1-2的左侧板和上面板均可拆卸；所 述混合沉积装置2由筒体2-1、固定安装于筒体2-1内的用于筛分物料的筛网2-2，和设置 于筛网2-2上方的搅拌器2-3組成。如图1，图2，图3和图4所示，本实施例中所述混合沉积装置2与模具3之间通过 密封垫圈4密封连接，所述筛网2-2为80目筛网，所述搅拌器2-3通过支承杆2-4支承于 筒体2-1上，所述模具3的下方设置有用于收集溢出液的收液槽5，所述混合沉积装置2上 设置有排液管道6，排液管道6上设置有阀门。实施例2如图1，图3，图4和图5所示的一种制备连续梯度功能材料的装置，包括专用加料 系统1，设置于专用加料系统1的下料板1-1下方的混合沉积装置2，和与混合沉积装置2 底部相通且密封连接的模具3 ；所述专用加料系统1包括与下料板1-1连接的加本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种制备连续梯度功能材料的装置，其特征在于，包括专用加料系统（１），设置于专用加料系统（１）的下料板（１－１）下方的混合沉积装置（２），和与混合沉积装置（２）底部相通且密封连接的模具（３）；所述专用加料系统（１）包括与下料板（１－１）连接的加料仓（１－２），设置于加料仓（１－２）内的用于控制物料加入比例的一个或多个可拆卸隔板（１－３），和设置于加料仓（１－２）右侧板左侧的用于推动物料的加料推板（１－４），以及穿过加料仓（１－２）右侧板并与加料推板（１－４）连接的用于控制加料速度的加料推杆（１－５），所述加料仓（１－２）的左侧板和上面板均可拆卸；所述混合沉积装置（２）由筒体（２－１）、固定安装于筒体（２－１）内的用于筛分物料的筛网（２－２），和设置于筛网（２－２）上方的搅拌器（２－３）组成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：武洲，孙院军，卜春阳，厉学武，张妮娜，
申请(专利权)人：金堆城钼业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：87
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