本发明是一种梯度材料构件的制备方法，属于材料的成型技术领域。
背景技术：
早在1972年，美国麻省理工科学家m.b.bever就提出了梯度复合材料概念，并认为具有成分和结构梯度过渡的材料具有很好的工业应用前景。许多结构件会遇到各种服役条件，因此要求材料的性能应随构建中的位置而不同。一般情况下，异种材质的连接由于热物性存在差异，在结合界面处产生应力集中，导致开裂。如果从一种材料到另一种材料的结合是逐步进行的，即可大大降低应力集中。异种材质梯度材料通过成分梯度变化的方式，既能缓和两者的结合应力，又能发挥不同成分的材料的特殊的性能。材料从异种组份测逐渐过渡到另一种组份侧的过程中耐热性逐渐升高，通过梯度界面的形式可显著抑制应力集中。梯度材料的制备主要分为金属/金属、金属/陶瓷、金属/聚合物、陶瓷/陶瓷等形式，如金属/陶瓷功能梯度材料兼具金属材料韧性好与陶瓷材料硬度高，金属/金属功能梯度材料集不同使用温度及特殊功能要求为一体，在许多极端服役环境的应用上具有无可比例的优势。
在国内外已经做了大量研究，主要可分为分层铺设结合模压烧结、激光3d打印两种路线。由于采用粉末堆垛的层模压制备成分梯度材料，离散具有梯度，层数、厚度及构件尺寸有限，第一种技术路线的推广应用受到了较大的局限，而第二种技术路线通过粉末增材制造过程中调节送粉比例实现成分梯度，具有更高的技术先进性，但该技术通过气流将粉末喷出，并在铺设过中熔化，在成分均匀性控制方面存在较大难度。
技术实现要素：
本发明正是针对上述现有技术状况而设计提供了一种梯度材料构件的制备方法，其目的是通过多个送粉器对多组分进行三维空间内不同比例铺设，并通过等静压成型，获得成分精确可控制的复杂梯度材料构件。
本发明的技术解决方案如下：
该种梯度材料构件的制备方法中包括粉末等静压工艺，其特征在于：该制备方法首先加工包套，然后将数n种待成型的、不同组份的粉末分别通过一个相应的送粉器进行输送，通过不断地调节每个送粉器的送粉速率来控制不同粉末混合的比例，经过混合后，通过送粉嘴在包套内的二维平面上的移动实现粉末的在包套内的梯度装填，装填过程中，调节单位时间内不同组份之间的相对送粉量，以保持单位时间内总的送粉量稳定不变，同时包套在振动台上进行振动振实，装填完成后对包套进行真空除气和封焊，然后对包套进行等静压成型，再进行烧结或热处理，最后通过机加工获得所需形状的梯度材料构件。
在一种实施中，所述包套为橡胶类冷等静压包套，或金属类热等静压包套，金属类热等静压包套的材料为碳钢、不锈钢或金属钛。
在一种实施中，所述粉末的材料为塑料、金属或陶瓷，其粉末平均粒度为1～200μm。
在一种实施中，所述粉末的塑料材料为聚苯酯、聚苯并咪唑、聚硼二苯基硅氧烷、酚醛塑料、环氧塑料、氨基塑料、不饱和聚酯或醇酸塑料。
在一种实施中，所述粉末的金属材料为铁、铝、钛、镍、钨、钴、钼、钽及其合金、tial系金属间化合物或镍基金属间化合物。
在一种实施中，所述粉末的陶瓷材料为氧化铝、氧化锆、氮化硅陶瓷、氮化铝陶瓷、氮化硼、碳化硅陶瓷、碳化钛陶瓷、碳化硼、硼化钛陶瓷或硼化锆。
在一种实施中，所述等静压为冷等静压或热等静压。
在一种实施中，冷等静压的压力为200～700mpa，时间为10分钟～10小时。
在一种实施中，热等静压的压力为50～200mpa，时间为30分钟～5小时，温度为500～2000℃。
具体实施方式
以下实施例是对本发明的进一步说明，其不应被理解成对本发明的限制。
实施例1
采用本发明方法制备梯度材料构件的步骤如下：
(1)设计直径50mm，高100mm的橡胶包套；
(2)将平均粒径分布为200μm和150μm的al粉和聚苯酯粉，分别通过2个送粉器进行输送，下端40mm高al粉的送粉速率为500ml/min，聚苯酯粉的送粉速率为0，中间20mmal粉的送粉速率逐渐由500ml/min线性降低至0，聚苯酯粉的送粉速率逐渐由0线性增加至500ml/min，上端40mm高al粉的送粉速率为0，聚苯酯粉的送粉速率为500ml/min，完成包套装填，装填过程中采用机械振动振实粉末；
(3)将橡胶包套端口封闭，并通过真空除气，真空度10-2pa，时间2h；
(4)包套进行冷等静压，压力为400mpa，时间为4小时；
(5)去除冷等静压包套，取出坯料，然后在氩气气氛炉内进行烧结，烧结温度为450℃，时间4h；
(6)机加工去除金属包套及余量，获得35mm，高80mm的的温梯度材料杆件。经检验，杆件组织均匀。
实施例2
采用本发明方法制备梯度材料构件的步骤如下：
(1)设计下底直径20mm，上底直径50mm，高100mm的碳钢包套；
(2)将将平均粒径分布为30μm、45μm、1μm的tc4钛合金粉、tial合金粉和sic陶瓷粉，分别通过3个送粉器进行输送，下端20mm高tc4钛合金粉的送粉速率为500ml/min，其余两种送粉速率为0；往上20mm高tc4钛合金粉的送粉速率逐渐由500ml/min线性降低至0，tial合金粉的送粉速率逐渐由0线性增加至500ml/min；往上20mm高tial合金粉的送粉速率为500ml/min，其余两种送粉速率为0；往上20mm高tial合金粉的送粉速率逐渐由500ml/min线性降低至0，sic陶瓷粉的送粉速率逐渐由0线性增加至500ml/min；往上20mm高sic粉的送粉速率为500ml/min，其余两种送粉速率为0，完成包套装填，装填过程中采用机械振动振实粉末；
(3)将碳钢包套端口封闭，并通过真空加热除气，温度500℃，真空度10-2pa，时间2h；
(4)包套进行热等静压，压力为200mpa，温度为1260℃，时间为4小时；
(5)去除热等静压包套，加工余量后得到设计下底直径15mm，上底直径45mm，高90mm的圆锥台构件。经检验，杆件不同区域的组织致密均匀。