专利名称：运动磁场中梯度材料的注浆成型制备方法
技术领域：
本发明涉及一种在运动磁场中梯度材料的注浆成型制备方法，属于材料制备领域。
背景技术：
随着科学技术的飞速发展，对材料的性能要求越来越高，特别是在极限环境下(超高温、超低温、超高压、超音速和极高真空等)工作的零件更要求有特殊的性能。梯度功能材料(FGM)是针对高温、热循环和大温度落差的条件下，能反复地正常工作而开发的一类新型材料，如此苛刻的使用环境要求材料具有优异的抗热冲击和热疲劳性能。功能梯度材料是航空器、航天飞机的发动机入口等一些高温差部位的理想材料，其主要特征是组分结构和物性参数连续变化。功能梯度材料主要制备方法有粉末成型、物理气相沉积法(PVD)、化学气相沉积法 (CVD)、自蔓延反应合成、等离子喷涂、电铸法、电镀法、激光烧结和离心铸造等。粉末冶金法是将金属、陶瓷等颗粒状原料和晶须等组成梯度积层结构，经压实、烧结而制成功能梯度材料。耐热陶瓷用于高温端，金属材料或塑料用于低温端。PVD法是使加热蒸发的金属沉积在衬底上进行涂层的方法，在金属、半金属中送入氧、氮和碳化氢等反应气体后，合成氧化物、氯化物和碳化物等陶瓷，并沉积在衬底上。物理气相沉积法有真空镀膜、溅射和离子镀敷等。真空镀膜是单纯地加热金属使其蒸发沉积；溅射法是通过电子或离子打击，使溅射出来的金属沉积在衬底上；离子镀覆是通过金属蒸气离子化，得到粘结性好而且致密的沉积物。化学气相沉积法是将商化物气体进行加热分解，使金属或半金属沉积在衬底表面上，或者将生成的碳化物、氯化物等混合气体送入反应管，使加热生成的化合物沉积在衬底上。自蔓延热反应法是将构成化合物的元素粉末与金属粉末按梯度组分充填，以冷等静压成型， 放入反应容器，在一端点火。由于反应时体积发生变化，因此反应容器应以一定方式(静水压或气压)加压，以保证成品致密。等离子喷涂法用等离子喷涂机吹出带有金属、陶瓷的混合粉末和等离子体喷射在试验用基体材料上。电铸法是在母型表面上用金属盐溶液经电沉积处理析出一层金属或合金.然后剥离得到与母型表面凸凹相反的制品。电铸金属或合金的厚度可为50微米至十几厘米。电镀法即通常所说的直流电镀，是通过电解的方法在固体表面获得金属(或合金)沉积层的一种电化学过程。利用该工艺方法制备出功能梯度材料是通过改变各镀槽间的镀液组成或镀液流速和电流密度等来连续改变镀层的组成，从而获得梯度镀层。这些制备方法各有自己的特点与适用场合，但均存在着重要的局限性。如粉末成型难以实现材料组分连续均勻变化；气相沉积难以得到大厚度材料；自蔓延燃烧致密度较低；等离子喷涂的各涂层间存在成分突变的界面，等等。这些制备方法要求复杂的工艺或设备，大多需要在制备过程中持续地改变原料成分或工艺参数。缺少简便的制备方法，是限制功能梯度材料进一步发展的重要原因。因此，如果能将成熟的金属或陶瓷材料成型手段，用来制备功能梯度材料，无疑具有重要的意义和广阔的发展前景。而由于金属铸造、陶瓷成型
3等传统生产技术，制备的都是组织与性能基本均勻的产品，复合材料中的强化相通常也是均勻分布的。因此，这些较传统和成熟的生产工艺，不能直接用来制备组分结构和物性参数连续变化的功能梯度材料。物质根据磁学性能可分为铁磁性、亚铁磁性、顺磁性、反铁磁性和抗磁性等。其中，铁磁性与亚铁磁性属于强磁性，材料在磁场中发生强烈吸引(亚铁磁性物质需要较强磁场)。顺磁性、反铁磁性和抗磁性属于弱磁性，施加的磁场及其强度对它们影响很小。i^、Ni、 Co等过渡金属及其合金，铁氧体，稀土永磁化合物等皆属于铁磁性物质，在居里温度以下具有强磁性。而绝大多数陶瓷，如A1203、ZrO2, SiC、A1N、Si3N4, B4C, SiO2, TiC等，都是弱磁性物质，对磁场基本上没有敏感性。目前，许多重要的功能梯度材料，包括已证明具有良好的热应力缓释效果，正在试验用于火箭燃烧室内壁、核反应堆以及发动机入口等高温差部位的 Zr02/Ni、Zr02/NiCr、Zr02/Co、ZrO2/ 钢、Al203/Ni、MgO/Ni、SiC/ α 相不锈钢，以及 FeN 系列的梯度薄膜等，组元的磁性差异均很大。这一特点，为人们利用组元的不同磁性能制备梯度材料提供了重要的基础。利用金属和陶瓷组元之间磁性能的差异，本小组于2003年在静磁场中采用注浆成型的方法成功制备出了梯度材料。该技术已经授权发明专利，专利号CN03115573. 1，专利名称“静磁场中功能梯度材料注浆成型制备方法”。随后，本小组于 2006年将静磁场改进为脉冲磁场，并成功制备出梯度材料。该技术已经授权发明专利，专利号CN200610053247. 5，专利名称“脉冲磁场中强磁一弱磁梯度材料注浆成型制备方法”。几年来，我们小组在原来的实验基础上不断改进，并取得突破性进展。在注浆成型的基础上，利用运动磁场代替静磁场和脉冲磁场，成功制备出了成分连续的梯度材料。与静磁场和脉冲磁场下制备梯度材料相比，利用运动磁场制备梯度材料，可以用一个运动的磁场代替梯度磁场，对于磁性差异较大的体系来说，不再需要用大的磁场强度来获得高的磁场梯度，从而能够在较小的磁场中获得大的成分梯度，而高的磁场强度则能够使磁性差异较小的体系形成梯度。同时此方法具有反复多次的优点。通过调整磁场强度、运动速度和磁场作用次数可以控制磁场对磁性组元的约束力，进一步控制材料中的成分分布。本发明是将两种或多种具有不同磁性的物质组成的浆料，采用注浆成型法固结成形，在固化成型过程中与磁场发生一次或反复多次的相对运动，从而获得沿磁场运动方向的成分梯度，然后烧结制备梯度材料。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种运动磁场中梯度材料的注浆成型制备方法。运动磁场中梯度材料的注浆成型制备方法的步骤如下
1)石膏模具准备
α —石膏和β —石膏与15 25°C的水混合，搅拌3 8分钟后浇注，由石膏浆凝固、硬化制得的石膏模具经干燥后，在温度25 38°C、相对湿度20 30%的环境中保存；
2)浆料制备
将颗粒尺寸为0. 1 100 μ m的两种或多种具有不同磁性的金属或化合物中按0. 1 10 :1的重量比成混合粉末，加入占浆料质量分数为10% 80%的溶剂、0. 1% 洲的分散剂、 0. 1% 5%的粘接剂、0. 1% 1%的正辛醇消泡剂，在球磨机中球磨1 10h，超声波弥散化处理1 15min，得到分散均勻的浆料，浆料的湿度为20% 50%，温度为30 60°C，粘度为 1 IOOmPa · s，调节pH值为5 12 ；
3)运动磁场中注浆成型
将浆料充入石膏模中，模具外施加1次以上运动磁场，磁场强度为0. 1 10T，运动速度为0. 1 500mm/s，运动方向与磁场方向呈0 180° ；
4)烧结
固化后去模，并在35 60°C下缓慢烘干，置于钢模中，在0. 1 Kffa的压力下压制，在氮气或氩气的保护环境中烧结成型，烧结温度在80(Tl80(rC之间，随炉冷却至100 400°C 取出。所述的具有不同磁性的金属或化合物为Fe、Co、Ni合金、铁氧体或稀土永磁粉末。 所述的具有不同磁性的金属或化合物为Al、Cu、Mg或Sb合金。所述的具有不同磁性的金属或化合物为2102、5比^11513队、84(、5102、11(、^)3或41203。所述的运动磁场是由电磁铁、永磁体或超导磁体产生的磁场。所述的溶剂为水、二元酯、高沸点汽油或长链乙醇。所述的分散剂为聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、水玻璃、烧碱、三聚磷酸钠中的一种或几种， 分散剂含量为浆料质量分数的0. 5% 2%。所述的粘接剂为聚乙烯醇缩丁醛、三甲基丙烷三丙烯酸盐、丙烯酰胺或1，6乙二醇二乙烯酸盐的一种或几种，粘接剂为浆料质量分数的1 4%。本发明与现有技术相比具有的有益效果
1)通过施加运动磁场，改变磁场强度、运动速度和磁场作用次数，可以在很大成分范围内制备出各种厚度的梯度材料，成分连续变化且可控；
2)与静磁场和脉冲磁场下制备梯度材料相比，利用运动磁场制备梯度材料，可以用一个运动的磁场代替梯度磁场，对于磁性差异较大的体系来说，不再需要用大的磁场强度来获得高的磁场梯度，从而能够在较小的磁场中获得大的成分梯度，而高的磁场强度则能够使磁性差异较小的体系形成梯度。同时此方法具有反复多次的优点；
3)利用成熟的传统注浆成型工艺使制备梯度功能材料的工序简化、成本大大降低。
图1为浆料刚刚注入时模型示意图； 图2为运动磁场作用后浆料模型示意图中电磁铁、永磁体或超导磁体1、产生的磁场2、模具3、较弱磁性粒子4、较强磁性粒子5、磁场运动方向6。
具体实施例方式本发明的梯度材料制备方法是将两种或多种具有不同磁性的金属或化合物(如 Fe,Co,Ni 合金、铁氧体和稀土永磁粉末，Al、Cu、Mg、Sb 合金，Zr02、SiC、AlN、Si3N4、B4C、Si02、 TiC、Y203> Al2O3等)和溶剂混合组成浆料，浇入模具内腔，在运动磁场中成形。浆料中磁性较强组元受运动磁场的一次或反复多次作用，沿磁场运动方向移动，从而形成成分梯度。获得的坯料经固化、烧结后制成梯度材料。运动磁场中梯度材料的注浆成型制备方法的步骤如下1)石膏模具准备
α —石膏和β —石膏与15 25°C的水混合，搅拌3 8分钟后浇注，由石膏浆凝固、硬化制得的石膏模具经干燥后，在温度25 38°C、相对湿度20 30%的环境中保存。石膏是由天然石膏岩经煅烧加工而成，石膏岩的纯度越高，石膏的质量也越好。石膏按照加工过程的不同，可分为α —石膏与β —石膏。α —石膏强度高，吸水性差，而β—石膏吸水性好，强度差。石膏的细度对强度和吸水性也有影响，随着细度的增加，所得模具的强度会增高，但吸水性会减少。我们既要求所用石膏模具具有较强的吸水性，又要求其具有一定的强度，因此采用混合型石膏配制。模具制造中所用水的温度既能影响石膏浆的凝结时间，又能影响石膏浆的膨胀。随着水温的升高，石膏浆的凝结时间将加快，而膨胀则减少。水中的矿物质还会沉积在模具中，影响模具的性能。因此，生产中应采用纯净的自来水，水温为 15 25°C。石膏与水的比例影响着模具的气孔率、强度和结构。随着膏水比的提高，模具的强度和密度都增加，而吸水率则降低，控制膏水比为1. 3^1. 5。石膏在水中浸泡广2分钟，以确保石膏与水的充分接触。在水中的浸泡时间太长会使石膏浆过早硬化，模具产生砂粒状的表面；浸泡时间太短，则模具表面产生针孔和其他缺陷。控制石膏的搅拌时间约4分钟。 浇注后由石膏浆凝固、硬化制得的石膏模具需经干燥，排出未参与水化反应的剩余水。用于注浆的石膏模具应干燥充分，但也不能干燥过分(湿度3 20%)。使用干燥不佳的模具将妨碍坯料快速吃浆，而过于干燥的模具又会使坯料吃浆太快，引起注件起鳞。模具的干燥温度在50 70°C。当干燥器内的温度尚在38°C以上时，不宜拿出模具，否则易开裂。石膏模具存放于无尘无污物的平面，温度25 38°C，相对湿度20 30%。2)浆料制备
将颗粒尺寸为0. 1 100 μ m的两种或多种具有不同磁性的金属或化合物中按0. 1 10 1的重量比成混合粉末，加入占浆料质量分数为10% 80%的溶剂、0. 1% 1的分散剂、0. 1% 5%的粘接剂、0. 1% 1%的正辛醇消泡剂，在球磨机中球磨1 10h，超声波弥散化处理1 15min，得到分散均勻的浆料，浆料的湿度为20% 50%，温度为30 60°C，粘度为1 IOOmPa *s，调节pH值为5 12。分散剂有聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、水玻璃、烧碱和三聚磷酸钠，标准含量为浆料质量分数的0. 1% 1. 8%。分散剂或在颗粒表面吸附可使表面带电，通过静电排斥避免颗粒团聚，静电排斥力可以通过调节悬浮液的PH值 5 12之间加以控制，或吸附在颗粒表面，通过空间位阻作用避免颗粒团聚。在保障良好流动性情况下，应尽量降低浆料的湿度。浆料的湿度越小，吃浆速度越快，铸件的空气收缩率越低，模具的使用期限越长。3)运动磁场中注浆成型
将浆料充入石膏模中，模具外施加1次以上运动磁场，磁场强度为0. 1 10T，运动速度为0. 1 500mm/s，运动方向与磁场方向呈0 180°。运动磁场由电磁铁、永磁体或超导磁体产生。在运动磁场中，较强磁性颗粒受到磁力的作用大于较弱磁性颗粒，就会沿磁场运动方向迁移，形成成分梯度。降低磁场强度，磁场对较强磁性组元的约束力降低，成分梯度减小；提高磁场强度，磁场对较强磁性组元的约束力提高，成分梯度则增大。磁场运动速度太大时，磁场对较强磁性组元的作用时间降低，成分梯度减小；随着运动速度的降低，磁场对较强磁性组元的作用时间提高，成分梯度增大。调整磁场强度为0. 1 10T，运动速度在 0. 1 500mm/s的合适范围，获得所需成分梯度的样品。
增大浆料在模具中的压力，可加快吃浆速度。必要时振动模具，可以降低粘度，排除空气，提高坯料强度。这些均是避免半成品缺陷形成的辅助措施。4)烧结
固化后去模，并在35 60°C下缓慢烘干，置于钢模中，在0. 1 IGPa的压力下压制，在氮气或氩气的保护环境中烧结成型，烧结温度在80(Tl80(rC之间，随炉冷却至100 400°C 取出。根据颗粒成分的不同，生坯可以在普通烧结炉中烧结，或者为防止氧化在保护环境中烧结。升温速率为100 400°C /h使炉温达到500 1200°C，再加热至1000 1600°C保温1 3h，最后随炉冷却至100 400°C取出。所述的具有不同磁性的金属或化合物为Fe、Co、Ni合金、铁氧体或稀土永磁粉末。 所述的具有不同磁性的金属或化合物为Al、Cu、Mg或Sb合金。所述的具有不同磁性的金属或化合物为2102、5比^11513队、84(、5102、11(、^)3或41203。所述的运动磁场是由电磁铁、永磁体或超导磁体产生的磁场。所述的溶剂为水、二元酯、高沸点汽油或长链乙醇。所述的分散剂为聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、水玻璃、烧碱、三聚磷酸钠中的一种或几种， 分散剂含量为浆料质量分数的0. 5% 2%。所述的粘接剂为聚乙烯醇缩丁醛、三甲基丙烷三丙烯酸盐、丙烯酰胺或1，6乙二醇二乙烯酸盐的一种或几种，粘接剂为浆料质量分数的1 4%。通过本发明可以制备成分在很大范围内变化的各种厚度的梯度材料，且成分连续变化，成品内部缺陷少，结构紧密。实施例1
1)将石膏浆凝固、硬化制得的石膏模具经干燥后，模具内部型腔是30mmX10mmX5mm 的长方体；
2)平均颗粒尺寸为3μ m的镍粉末和平均颗粒尺寸为0. 9 μ m的Al2O3粉末按比例1 : 10组成混合粉末，与水混合，并加入含量为0. 2%的烧碱，在球磨机中搅拌证，加入含量为 0. 5%聚乙烯醇缩丁醛粘接剂，继续球磨5h，制成均勻弥散的浆液，并采用超声波进行弥散化处理。得到浇注浆料的湿度为45%，温度为30°C，粘度为SOmPa · s,浆料的pH值8. 5 ；
3)注浆时模具温度为25°C，用3%的苏打溶液擦拭模具。将浆料充入石膏模中，模具外施加运动磁场。运动磁场由一对NdFeB永磁体构成的磁路产生，磁场强度为0. IT,磁场运动速度为0. 5mm/s，运动方向垂直磁场方向，作用次数为10次；
4)固化后的坯体在50°C下缓慢烘干。将生坯置于钢模中，在0.IGPa的压力下压制。 在氩气的保护下烧结生坯。以200°C /h的升温速率加热使炉温达到500°C保温池，然后以 2000C /h加热至1280°C，保温Ih。随炉冷却至200°C取出。对实例1所制备的样品进行电子探针线分析，发现其成分连续变化，Ni由一侧的 95%减少到另一侧的0%。样品内部无宏观界面存在。对试样进行循环热震试验，在800°C温差、急冷条件下未发生热冲击开裂。在600°C温差、缓冷条件下经过80次循环未出现裂纹。实施例2
1)将石膏浆凝固、硬化制得的石膏模具经干燥后，模具内部型腔是30mmX10mmX5mm 的长方体；
2)选取平均颗粒尺寸为50μ m的铝粉和平均颗粒尺寸为2. 2 μ m的Al2O3粉按比例1 1组成混合粉末，其与乙醇混合，并加入含量为1的聚乙烯醇缩丁醛分散剂，在球磨机中搅拌他，加入三甲基丙烷三丙烯酸盐粘接剂，继续球磨他，制成均勻弥散的浆液。调节悬浮液的PH值5，并采用超声波进行弥散化处理。得到浇注浆料的湿度为35%，温度为35°C，粘度为 38mPa · s ；
3)注浆时模温度为25°C，模具工作面，用3%的苏打溶液擦拭模具。将浆料充入石膏模中，模具外施加运动磁场。运动磁场由超导磁体产生，磁场强度为10T，磁场运动速度为 500mm/s，运动方向垂直磁场方向，作用次数为5次；
4)固化后的坯体在40°C下缓慢烘干。将生坯置于钢模中，在IGPa的压力下压制。生坯的烧结是在氩气的保护下进行的，升温速率为200°C /h使炉温达到500°C，恒温1.证，然后以200°C /h使炉温达到1250°C，恒温2h。而后随炉冷却至200°C取出。对实例2所制备的样品进行电子探针线分析，发现其成分连续变化，Al由一侧的 95%到另一侧为0%，无宏观界面存在。对所得的试样进行循环热震试验，在800°C温差、急冷条件下未发生热冲击开裂，在60(TC温差、缓冷条件下经过200次循环未出现裂纹。实施例3
1)将石膏浆凝固、硬化制得的石膏模具经干燥后，模具内部型腔是30mmX10mmX5mm 的长方体；
2)平均颗粒尺寸为10μ m的SmCo5粉末和平均颗粒尺寸为0. 9 μ m的TiC粉末按比例 1 1组成混合粉末，与高沸点汽油混合，并加入含量为0. 4%的聚乙烯吡咯烷酮分散剂，在球磨机中搅拌他，加入2、丙烯酰胺粘接剂，继续球磨他，制成均勻弥散的浆液。调节悬浮液的PH值8，并采用超声波进行弥散化处理。得到浇注浆料的湿度为45%，温度为35°C，粘度为 65mPa · s ；
3)注浆时模温为30°C，用3%的苏打溶液擦拭模具。将浆料充入石膏模中，模具外施加运动磁场。运动磁场由电磁铁产生，磁场强度为2T，磁场运动速度为50mm/s，运动方向垂直磁场方向，作用次数为5次；
4)固化后的坯体在35°C下缓慢烘干。将生坯置于钢模中，在0.的压力下压制。生坯的烧结是在氮气保护下进行的，升温速率为200°C /h使炉温达到500°C，恒温池，然后以 2000C /h使炉温达到1300°C，恒温2h。而后随炉冷却至200°C取出。对实例3所制备的样品进行电子探针线分析，发现其成分连续变化，SmCo5由一侧的90%到另一侧为0%，无宏观界面存在。对所得的试样进行循环热震试验，在800°C温差、 急冷条件下未发生热冲击开裂，在600°C温差、缓冷条件下经过100次循环未出现裂纹。实施例4
1)将石膏浆凝固、硬化制得的石膏模具经干燥后，模具内部型腔是30mmX10mmX5mm 的长方体；
2)平均颗粒尺寸为4.2 μ m的不锈铁粉和平均颗粒尺寸为1. 8 μ m的SiC粉末按比例 5 1组成混合粉末，与二元酯混合，并加入含量为0. 8%的水玻璃分散剂，在球磨机中搅拌他，加入1，6乙二醇二乙烯酸盐粘接剂，继续球磨10h，制成均勻弥散的浆液。调节悬浮液的 PH值7，并采用超声波进行弥散化处理。得到浇注浆料的湿度为35%，温度为38°C，粘度为 45mPa · s ；
3)注浆时模具温度为25°C，用3%的苏打溶液擦拭模具。将浆料充入石膏模中，模具外施加运动磁场。运动磁场由一对NdFeB永磁体构成的磁路产生，磁场强度为0. 5T，磁场运动速度为5mm/s，运动方向垂直磁场方向，作用次数为20次；
4)固化后的坯体在35°C下缓慢烘干。将生坯置于钢模中，在0. 的压力下压制。生坯的烧结是在氮气保护下进行的，升温速率为200°C /h使炉温达到500°C，恒温池，然后以 2000C /h使炉温达到1300°C，恒温2h。而后随炉冷却至300°C取出。对实例4所制备的样品进行电子探针线分析，发现其成分连续变化，Fe由一侧的拟％到另一侧为0%，无宏观界面存在。对所得的试样进行循环热震试验，在800°C温差、急冷条件下未发生热冲击开裂，在60(TC温差、缓冷条件下经过150次循环未出现裂纹。实施例5
1)将石膏浆凝固、硬化制得的石膏模具经干燥后，模具内部型腔是30mmX10mmX5mm 的长方体；
2)平均颗粒尺寸为4μ m的钴粉和平均颗粒尺寸为2. 4 μ m的Si3N4粉末按比例1 :5组成混合粉末，与长链乙醇混合，并加入含量为0. 6%的三聚磷酸钠分散剂，在球磨机中搅拌 6h，加入丙烯酰胺粘接剂，继续球磨6h，制成均勻弥散的浆液。调节悬浮液的pH值9. 6，并采用超声波进行弥散化处理。得到浇注浆料的湿度为35%，温度为35°C，粘度为SOmPa · s ；
3)注浆时模温为30°C，用3%的苏打溶液擦拭模具。将浆料充入石膏模中，模具外施加运动磁场。运动磁场由电磁铁产生，磁场强度为0. 8T，磁场运动速度为20mm/s，运动方向平行磁场方向，作用次数为20次；
4)固化后的坯体在35°C下缓慢烘干。将生坯置于钢模中，在0.Kffa的压力下压制。生坯的烧结是在氮气保护下进行的，升温速率为200°C /h使炉温达到500°C，恒温池，然后以 2000C /h使炉温达到1300°C，恒温2h。而后随炉冷却至100°C取出。对实例5所制备的样品进行电子探针线分析，发现其成分连续变化，Co由一侧的 86%到另一侧为0%，无宏观界面存在。对所得的试样进行循环热震试验，在800°C温差、急冷条件下未发生热冲击开裂，在60(TC温差、缓冷条件下经过200次循环未出现裂纹。
权利要求
1.一种运动磁场中梯度材料的注浆成型制备方法，其特征在于它的步骤如下1)石膏模具准备α —石膏和β —石膏与15 25°C的水混合，搅拌3 8分钟后浇注，由石膏浆凝固、硬化制得的石膏模具经干燥后，在温度25 38°C、相对湿度20 30%的环境中保存；2)浆料制备将颗粒尺寸为0. 1 100 μ m的两种或多种具有不同磁性的金属或化合物中按0. 1 10 1的重量比成混合粉末，加入占浆料质量分数为10% 80%的溶剂、0. 1% 1的分散剂、0. 1% 5%的粘接剂、0. 1% 1%的消泡剂，在球磨机中球磨1 10h，超声波弥散化处理 1 15min，得到分散均勻的浆料，浆料的湿度为20% 50%，温度为30 60°C，粘度为1 IOOmPa · s，调节pH值为5 12 ；3)运动磁场中注浆成型将浆料充入石膏模中，模具外施加1次以上运动磁场，磁场强度为0. 1 10T，运动速度为0. 1 500mm/s，运动方向与磁场方向呈0 180° ；4)烧结固化后去模，并在35 60°C下缓慢烘干，置于钢模中，在0. 1 IGPa的压力下压制，在氮气或氩气的保护环境中烧结成型，烧结温度在80(Tl80(rC之间，随炉冷却至100 400°C 取出。
2.根据权利要求1所述的一种运动磁场中梯度材料的凝胶注模制备方法，其特征在于所述的具有不同磁性的金属或化合物为i^、c0、m合金、铁氧体或稀土永磁粉末。
3.根据权利要求1所述的一种运动磁场中梯度材料的凝胶注模制备方法，其特征在于所述的具有不同磁性的金属或化合物为Al、Cu、Mg或Sb合金。
4.根据权利要求1所述的一种运动磁场中梯度材料的凝胶注模制备方法，其特征在于所述的具有不同磁性的金属或化合物为&02、3比4115込队、84(、5102、11(、^)3或六1203。
5.根据权利要求1所述的一种运动磁场中梯度材料的注浆成型制备方法，其特征在于所述的运动磁场是由电磁铁、永磁体或超导磁体产生的磁场。
6.根据权利要求1所述的一种运动磁场中梯度材料的注浆成型制备方法，其特征在于所述的溶剂为水、二元酯、高沸点汽油或长链乙醇。
7.根据权利要求1所述的一种运动磁场中梯度材料的注浆成型制备方法，其特征在于所述的分散剂为聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、水玻璃、烧碱、三聚磷酸钠中的一种或几种，分散剂含量为浆料质量分数的0. 5% 1。
8.根据权利要求1所述的一种运动磁场中梯度材料的注浆成型制备方法，其特征在于所述的粘接剂为聚乙烯醇缩丁醛、三甲基丙烷三丙烯酸盐、丙烯酰胺或1，6乙二醇二乙烯酸盐的一种或几种，粘接剂为浆料质量分数的1 4%。
全文摘要
本发明公开了一种在运动磁场中梯度材料的注浆成型的制备方法。其步骤为1)准备半水石膏模具；2)将具有不同磁性的粉末按一定比例与水或非水溶剂混合，并在球磨机中搅拌成均匀弥散的浆液，浇注；3)施加磁场强度为0.1～10T的运动磁场，作用一次或反复多次；4)烘干，烧结成型。本发明方法的优点是通过改变磁场强度、运动速度和磁场作用次数，可以获得不同成分分布的梯度材料。利用成熟的陶瓷注浆成型方法使制备梯度功能材料的手续极大简化、成本大大降低。
文档编号B22F3/22GK102225466SQ20111015219
公开日2011年10月26日 申请日期2011年6月8日 优先权日2011年6月8日
发明者严密, 张煜, 彭晓领, 武敏 申请人:浙江大学