一种功能梯度材料粉体层状布料装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冶金材料领域，涉及功能梯度材料，具体涉及一种功能梯度材料粉体层状布料装置及方法。
【背景技术】
[0002]功能梯度材料是指通过连续(或准连续)地改变两种材料的结构、组成和密度等，使其内部界面减少乃至消失，从而得到相应于组成与结构的变化而性能渐变的新型非均质复合材料。
[0003]一般，梯度材料通过手工的方式加料，精度低，效率低，因此需要开发一种机器操作的梯度布料装置，避免人工铺料效率低和各梯度层厚度难以精确控制的难题。
【发明内容】
[0004]基于现有技术中存在的问题，本发明提供一种功能梯度材料粉体层状布料装置及方法，用于解决功能梯度材料梯度层精度差和梯度层粉体成形效率低的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案予以实现:
[0006]一种功能梯度材料粉体层状布料装置，包括底座、底座上安装有支杆，支杆上安装有与底座平行设置的分料盘，分料盘的上表面安装有贮料盘，分料盘的下表面安装有导料盘，贮料盘和导料盘能够绕着分料盘的中心轴线相对于分料盘转动；
[0007]所述的贮料盘上加工有多个垂直贯通贮料盘的出料孔，多个出料孔的中心轴线到分料盘的中心轴线的距离相等；
[0008]所述的分料盘上加工有与出料孔对应的垂直贯通分料盘的分料孔，IC料盘在转动过程中出料孔能够与分料孔对应连通；
[0009]所述的导料盘上加工有一个的垂直贯通导料盘的导料孔，导料盘在转动过程中导料孔能够依次与分料孔连通；
[0010]所述的导料盘下方可拆卸安装有与导料孔连通的模具。
[0011]本发明还具有如下区别技术特征:
[0012]优选的，所述的分料盘在支杆上的位置可调节。
[0013]优选的，所述的分料盘中心位置固定安装有穿出分料盘上表面和下表面的转动轴，贮料盘安装在伸出分料盘上表面的转动轴上，导料盘安装在伸出分料盘下表面的转动轴上。
[0014]优选的，所述的出料孔、分料孔和导料孔的孔径相等。
[0015]进一步地，一种采用如上功能梯度材料粉体层状布料装置的布料方法，该方法包括以下步骤:
[0016]步骤一，旋转贮料盘，使得出料孔底端被分料盘封闭，将物料各自放入一个出料孔中；
[0017]步骤二，转动贮料盘，使得出料孔与分料孔对应连通，物料各自从出料孔中进入并分料孔；
[0018]步骤三，再次转动贮料盘，使得出料孔恢复底端封闭的状态；
[0019]步骤四，转动导料盘，使得导料孔依次与分料孔连通，将物料依次导入模具中，实现物料的层状布料。
[0020]该方法还包括以下步骤:
[0021]步骤五，重复步骤一至步骤四的工序，实现多层状分布的物料的层状布料。
[0022]本发明与现有技术相比，有益的技术效果是:
[0023]本发明避免了人工铺料效率低和各梯度层厚度难以精确控制的难题。本发明具有设备简单、易于操作、生产效率高、生产成本低，性能稳定可靠，适应性强等特点。本发明适用范围广，有一定流动性的粉剂状、颗粒状物料均可。通过改变贮料盘和分料盘上通孔的数量，可实现粉体层数的自由调整。
【附图说明】
[0024]图1是功能梯度材料粉体层状布料装置的整体结构示意图。
[0025]图2是贮料盘的俯视图。
[0026]图3是分料盘的俯视图。
[0027]图4是导料盘的俯视图。
[0028]图5是功能梯度材料粉体层状布料装置的下料部分的剖视图。
[0029]图6是采用功能梯度材料粉体层状布料装置的生产工艺图。
[0030]图中各个标号的含义为:1-底座，2-支杆，3-分料盘，4-贮料盘，5-导料盘，6-出料孔，7-分料孔，8-导料孔，9-模具，10-转动轴。
[0031]以下结合附图和实施例对本发明的具体内容作进一步详细地说明。
【具体实施方式】
[0032]遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
[0033]实施例1:
[0034]本实施例给出一种功能梯度材料粉体层状布料装置，如图1至图5所示，包括底座
1、底座I上安装有支杆2，支杆2上安装有与底座I平行设置的分料盘3，分料盘3的上表面安装有贮料盘4，分料盘3的下表面安装有导料盘5，贮料盘4和导料盘5能够绕着分料盘3的中心轴线相对于分料盘3转动；
[0035]所述的贮料盘4上加工有多个垂直贯通贮料盘4的出料孔6，多个出料孔4的中心轴线到分料盘3的中心轴线的距离相等；
[0036]所述的分料盘3上加工有与出料孔6 —一对应的垂直贯通分料盘3的分料孔7，贮料盘4在转动过程中出料孔6能够与分料孔7对应连通；
[0037]所述的导料盘5上加工有一个的垂直贯通导料盘5的导料孔8，导料盘5在转动过程中导料孔8能够依次与分料孔7连通；
[0038]所述的导料盘7下方可拆卸安装有与导料孔8连通的模具9，导料盘7与模具9之间通过T型槽相连。
[0039]分料盘3在支杆2上的位置可调节，便于实际操作。
[0040]分料盘3中心位置固定安装有穿出分料盘3上表面和下表面的转动轴10，贮料盘4安装在伸出分料盘3上表面的转动轴10上，导料盘5安装在伸出分料盘3下表面的转动轴10上。
[0041 ] 出料孔6、分料孔7和导料孔8的孔径相等，均为2r，出料孔6和分料孔7的数量可以根据需要改变，本实施例中，出料孔6为3个，分料孔7为3个，导料孔8为I个。
[0042]分料盘3的厚度小于贮料盘4的厚度，分料盘3的厚度根据布料层的厚度而定，即分料盘3的厚度和分料孔7的孔径能够很大程度上调节物料之间的比例关系。
[0043]实施例2:
[0044]本实施例给出一种功能梯度材料粉体层状布料方法，采用实施例1中的装置，所述的功能梯度材料为Cu/WC/CuCr0.5交替分布的CuWCCuCr0.5梯度材料。如图6所示，具体过程如下所述:
[0045]步骤一，按一定比例称量好纯度为99.8%，粒径为12 μπι树枝状的铜粉、纯度99.8%、粒径2-3 μ m的球形WC颗粒粉末和纯度99.8%、粒径为20 μ m的CuCr0.5粉末；该比例可以根据实际需要来定，例如质量比例为1:1:1。
[0046]将贮料盘4旋转一定角度，使使得3个出料孔6底端被分料盘3封闭；再将原料Cu粉、WC粉、CuCr0.5粉依次间隔加入贮料盘4的3个出料孔6内。
[0047]步骤二，转动贮料盘4，使贮料盘4上的3个出料孔6与分料盘3上的3个分料孔7正对，对应连通，并轻微震动，使贮料盘4中的铜粉、WC粉、CuCr0.5粉填满分料盘3上的3个分料孔7。
[0048]步骤三，再次转动贮料盘4，使得出料孔6恢复底端封闭的状态；
[0049]步骤四，转动导料盘5，使得导料孔8依次与分料孔7连通，将物料依次导入模具9中，实现物料的层状布料。
[0050]步骤五，重复步骤一至步骤四的工序，将贮料盘4内的物料均匀层铺到模具9中，得到多层状分布的CuWCCuCr0.5梯度试样，之后进行压制成型。
[0051]实施例3:
[0052]本实施例给出一种功能梯度材料粉体层状布料方法，采用实施例1中的装置，所述的功能梯度材料为W-Mo-Cu交替分布的W-Mo-Cu梯度材料。如图6所示，具体过程如下所述:
[0053]步骤一，按一定比例称量好纯度99.8%，平均粒径1.94 μπι的钨粉，纯度99.5%，平均粒径2.42 μ m的钼粉和纯度为99.7%，粒径为3.45 μ m树枝状的铜粉，该一定比例可以根据实际需要来定，例如质量比例为1:1:1。
[0054]其它步骤与实施例2的步骤I至步骤五相同，得到多层状分布的CuWCCuCr0.5梯度试样，之后进行压制成型。
【主权项】
1.一种功能梯度材料粉体层状布料装置，包括底座(I)、底座(I)上安装有支杆(2)，其特征在于:支杆(2)上安装有与底座(I)平行设置的分料盘(3)，分料盘(3)的上表面安装有贮料盘(4)，分料盘(3)的下表面安装有导料盘(5)，贮料盘(4)和导料盘(5)能够绕着分料盘(3)的中心轴线相对于分料盘(3)转动； 所述的贮料盘⑷上加工有多个垂直贯通贮料盘⑷的出料孔(6)，多个出料孔(4)的中心轴线到分料盘(3)的中心轴线的距离相等； 所述的分料盘(3)上加工有与出料孔(6) —一对应的垂直贯通分料盘(3)的分料孔(7)，贮料盘⑷在转动过程中出料孔(6)能够与分料孔(7)对应连通； 所述的导料盘(5)上加工有一个的垂直贯通导料盘(5)的导料孔(8)，导料盘(5)在转动过程中导料孔(8)能够依次与分料孔(7)连通； 所述的导料盘(7)下方可拆卸安装有与导料孔(8)连通的模具(9)。2.如权利要求1所述的功能梯度材料粉体层状布料装置，其特征在于:所述的分料盘(3)在支杆(2)上的位置可调节。3.如权利要求1所述的功能梯度材料粉体层状布料装置，其特征在于:所述的分料盘(3)中心位置固定安装有穿出分料盘(3)上表面和下表面的转动轴(10)，贮料盘(4)安装在伸出分料盘(3)上表面的转动轴(10)上，导料盘(5)安装在伸出分料盘(3)下表面的转动轴(10)上。4.如权利要求1所述的功能梯度材料粉体层状布料装置，其特征在于:所述的出料孔(6)、分料孔(7)和导料孔⑶的孔径相等。5.一种采用如权利要求1至4任一权利要求所述的功能梯度材料粉体层状布料装置的布料方法，其特征在于:该方法包括以下步骤: 步骤一，旋转贮料盘(4)，使得出料孔(6)底端被分料盘(3)封闭，将物料各自放入一个出料孔(6)中； 步骤二，转动贮料盘(4)，使得出料孔(6)与分料孔(7)对应连通，物料各自从出料孔(6)中进入并分料孔(7); 步骤三，再次转动贮料盘(4)，使得出料孔(6)恢复底端封闭的状态； 步骤四，转动导料盘(5)，使得导料孔(8)依次与分料孔(7)连通，将物料依次导入模具(9)中，实现物料的层状布料。6.如权利要求5所示的方法，其特征在于:该方法还包括以下步骤: 步骤五，重复步骤一至步骤四的工序，实现多层状分布的物料的层状布料。
【专利摘要】本发明提供了一种功能梯度材料粉体层状布料装置及方法,包括分料盘、贮料盘和导料盘，贮料盘上加工有出料孔，分料盘上加工有分料孔，出料孔能够与分料孔对应连通；导料盘上加工有导料孔，导料孔能够依次与分料孔连通；所述的导料盘下方可拆卸安装有与导料孔连通的模具。本发明避免了人工铺料效率低和各梯度层厚度难以精确控制的难题。本发明具有设备简单、易于操作、生产效率高、生产成本低，性能稳定可靠，适应性强等特点。本发明适用范围广，有一定流动性的粉剂状、颗粒状物料均可。通过改变贮料盘和分料盘上通孔的数量，可实现粉体层数的自由调整。
【IPC分类】B22F3/03
【公开号】CN105127416
【申请号】CN201510506960
【发明人】王发展, 刘秋晓, 阎龙
【申请人】西安建筑科技大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月18日