[發(fā)明專利]沉積粉末混合物以形成具有組分梯度的對(duì)象的裝置和方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980147397.4
• 申請(qǐng)日: 2009-11-26
• 公開（公告）號(hào): CN102238999A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 奧利維耶·吉利亞;巴西勒·凱倫斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 法國(guó)原子能及替代能源委員會(huì)
• 主分類號(hào): B01F3/18
• 分類號(hào): B01F3/18;B01F7/28;B01F13/10;B01F15/04;C04B35/626;B22F1/00;B22F7/00
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

本發(fā)明通常涉及具有組分梯度的對(duì)象的領(lǐng)域，又被稱為FMG(功能梯度材料)。

這類對(duì)象在許多技術(shù)領(lǐng)域均獲得應(yīng)用。例如：這可以是由陶瓷材料和金屬材料制成的對(duì)象，混合物中兩種材料的質(zhì)量比例(也叫質(zhì)量比)在同種材料中經(jīng)歷隨時(shí)間而變化，且根據(jù)需要設(shè)置。例如：一種對(duì)象可能被設(shè)計(jì)成在給定的方向上呈梯度變化，給定的方向指：當(dāng)通過這兩種材料之間的瞬變(過渡)混合區(qū)域時(shí)，從完全由陶瓷材料構(gòu)成的組分過渡到完全由金屬材料構(gòu)成的組分。一種則指在相關(guān)對(duì)象的所述給定方向上的組分梯度。

一般依靠粉末沉積技術(shù)制造此類對(duì)象，一沉積物而后通過已知技術(shù)(諸如燒結(jié)或熱等壓成型)加固。

因此，制造具有組分梯度的此類對(duì)象所使用的設(shè)備包括沉積粉末混合物的裝置，所述裝置被設(shè)置成例如借助于機(jī)械手相對(duì)于混合物將沉積于其上的支撐件移動(dòng)。

然而，通過已知沉積裝置的設(shè)計(jì)，不可能獲得從中提取的粉末混合物的完全令人滿意的均勻性，這意味著在所制造的對(duì)象與理想對(duì)象之間會(huì)出現(xiàn)均一性缺陷。當(dāng)然，理想對(duì)象的可再現(xiàn)性問題也表示了這種缺陷。

為了彌補(bǔ)這些缺陷，首先，本發(fā)明的目標(biāo)是一種裝置，用來沉積粉末混合物以形成具有組分梯度的對(duì)象，所述裝置包括以下元件：

多個(gè)罐(R1，..，Rn)，分別容納不同粉末(A1，..，An)；

安置在所述罐(R1，..，Rn)下面的粉末混合器，所述混合器包括可旋轉(zhuǎn)安裝的混合件，且定為受到來自于罐的粉末(A1，..，An)的沖擊；

多個(gè)粉末分配工具，其分別與罐(R1，..，Rn)配合，且每個(gè)均被設(shè)計(jì)成用于調(diào)節(jié)從所述罐流向所述混合器的粉末的質(zhì)量流率；

粉末混合物收集器，放置在所述混合器的下面，且與所述混合器相通；及

粉末混合物分配器，放置在所述粉末混合物收集器的下面，且與所述粉末混合物收集器相通。

根據(jù)本發(fā)明的裝置有利地具有簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)給出了以下可能性：獲得來自分配器的粉末混合物的完全令人滿意的均勻性；限制或完全消除在所制造的對(duì)象與理想對(duì)象之間有關(guān)均一性的缺陷。因此，這種沉積裝置可實(shí)現(xiàn)對(duì)象的可靠、可控制和可重復(fù)性的制造，確保所形成對(duì)象的每個(gè)點(diǎn)中的特定組分。

根據(jù)制造同種對(duì)象所需的不同粉末的理想數(shù)量來選擇罐的數(shù)量“n”。因此，該數(shù)量絕不是限制為2個(gè)。此外，不管裝置內(nèi)集成的罐的數(shù)量為多少，裝置可自然包括已相當(dāng)于幾種給定粉末的混合物的一種粉末。

優(yōu)選地，所述可旋轉(zhuǎn)安裝的混合件具有用于受粉末沖擊的大致為圓錐形的第一表面，所述第一表面具有與該混合件的旋轉(zhuǎn)軸線相對(duì)應(yīng)的軸線。

優(yōu)選地，所述混合器包括用于受粉末沖擊的一般為圓錐形的第二表面，該第二表面設(shè)置為與所述第一粉末沖擊表面同軸且面向所述第一粉末沖擊表面，以便與所述第一粉末沖擊表面之間形成大致圓錐形的空隙以便讓粉末通過。

優(yōu)選地，用于受粉末沖擊的一般圓錐形的所述第一沖擊表面有一個(gè)或數(shù)個(gè)凹槽。這些凹槽允許進(jìn)一步改善粉末的混合。

優(yōu)選地，所述混合件可旋轉(zhuǎn)地安裝在混合器的導(dǎo)向部上，并配有與所述粉末混合物收集器相通的一個(gè)或多個(gè)通道孔，所述通道孔形成在所述粉末混合物收集器上方。

優(yōu)選地，為使粉末混合物在重力作用下有效流動(dòng)通過導(dǎo)向部，在表面的限定了每個(gè)通道孔的任意位置中，預(yù)定使該限定表面相對(duì)豎直方向形成小于40°(優(yōu)選小于30°)的角度。

出于同樣的目的，優(yōu)選地，在所述粉末混合物收集器的限定表面的任意位置，該限定表面相對(duì)豎直方向形成小于40°(優(yōu)選小于30°)的角度。

優(yōu)選地，所述裝置還包括粉末(A1，..，An)的收集器，放置在所述分配工具下面，介于后者與所述混合器之間。為此，出于實(shí)現(xiàn)與粉末在重力作用下在該收集器中有效流動(dòng)相同的目，優(yōu)選地，在所述粉末混合物收集器的限定表面的任意位置，該限定表面相對(duì)于豎直方向形成小于40°(優(yōu)選小于30°)的角度。

優(yōu)選地，每個(gè)所述分配工具均為通過粉末支撐元件的振動(dòng)來輸送粉末的裝置的形式。因此，根據(jù)分配工具的振動(dòng)頻率和振幅，可完美地控制從每個(gè)分配工具流出的粉末的質(zhì)量流率。因此，所獲得的對(duì)象的組分也完全在控制之下。

本發(fā)明的目的還在于一種沉積粉末混合物的裝置，所述粉末混合物用于形成具有組分梯度的對(duì)象，該裝置包括如上所述的沉積裝置且裝配在用于將其設(shè)置為空間移動(dòng)的工具上，所述裝置包括控制單元，通過該控制單元所述運(yùn)動(dòng)啟動(dòng)工具可與每個(gè)所述分配工具一樣被控制。

優(yōu)選地，為了在一段時(shí)間段T內(nèi)控制每個(gè)所述分配工具，所述控制單元考慮：