[發(fā)明專利]一種大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形裝置及應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810373336.0
• 申請日: 2018-04-24
• 公開（公告）號: CN108326297A
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬運(yùn)柱;劉超;劉文勝;劉陽;楊玉玲;伍鐳;王濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: B22F3/03
• 分類號: B22F3/03;B22F7/02
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 蔣太煒

1.一種大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形裝置；其特征在于：所述大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形裝置包括預(yù)壓成形系統(tǒng)(1)和疊層鋪粉成形系統(tǒng)(2)，所述疊層鋪粉成形系統(tǒng)(2)由模具上壓頭(7)、模套(9)、模具下壓頭(10)、螺旋控高儀升降臺(11)、螺旋控高儀平臺(12)、螺旋旋鈕(13)、升降螺桿(14)和控高儀底座(15)組成；

所述預(yù)壓成形系統(tǒng)(1)提供向下的壓力；

組裝后，所述螺旋控高儀升降臺(11)上表面與模具下壓頭(10)水平接觸；螺旋控高儀升降臺(11)下表面與升降螺桿(14)相連，螺旋控高儀升降臺(11)的側(cè)壁與螺旋控高儀平臺(12)的內(nèi)腔接觸或留有小于100微米的間隙，且螺旋控高儀升降臺(11)能在螺旋控高儀平臺(12)的內(nèi)腔上下移動；所述螺旋控高儀升降臺(11)進(jìn)入模套(9)后，螺旋控高儀升降臺(11)的側(cè)壁與模套(9)的內(nèi)腔接觸或留有小于100微米的間隙，且螺旋控高儀升降臺(11)能在模套(9)的內(nèi)腔內(nèi)上下移動；

所述模套(9)水平橫切后，所得橫截面的面積大于10000mm²。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形裝置；其特征在于：所述大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形裝置還包括最終壓制成形系統(tǒng)(6)，中轉(zhuǎn)系統(tǒng)由電機(jī)(3)和履帶(4)組成；

組裝后，最終成形操作平臺(5)的上表面、履帶(4)、模套(9)的下表面位于同一水平面。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形裝置；其特征在于：預(yù)壓成形系統(tǒng)(1)采用數(shù)控油壓系統(tǒng)，其施壓范圍為100MPa-500MPa且施壓精度在±5MPa，壓頭最大行程為200mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形裝置的應(yīng)用，其特征在于；包括下述步驟；

步驟一

往模具上壓頭(7)、模套(9)、模具下壓頭(10)上涂覆脫模劑；組裝模具；組裝后；通過螺旋旋鈕(13)調(diào)整螺旋控高儀升降臺(11)的高度，使得模具下壓頭(10)的上表面到模套(9)頂部所在水平面的垂直距離為d1；所述d1小于1.5mm；

步驟二

往模套(9)與模具下壓頭(10)所構(gòu)成的容器內(nèi)鋪設(shè)第一金屬粉末直至第一金屬粉末填滿整個容器；然后刮平，使得所填充的第一金屬粉末的上沿與模套(9)的上表面在同一水平位置；

步驟三

通過預(yù)壓成形系統(tǒng)(1)下壓模具上壓頭(7)；使得模具上壓頭(7)以P₁壓力作用于所填充的第一金屬粉末上；得到第一超薄金屬預(yù)制層；卸除預(yù)壓成形系統(tǒng)(1)施加給模具上壓頭(7)的壓力；然后通過螺旋旋鈕(13)使得螺旋控高儀升降臺(11)上升并螺旋控高儀升降臺(11)頂著模具下壓頭(10)在模套(9)的內(nèi)腔內(nèi)向上移動，直至第一超薄金屬預(yù)制層與模套(9)的上邊沿處于同一水平面上；此時移走模具上壓頭(7)；然后再下調(diào)螺旋控高儀升降臺(11)；使得第一超薄金屬預(yù)制層距離模套(9)頂部所在水平面的垂直距離為d2；所述d2小于1.5mm；

步驟四

往模具上壓頭(7)涂覆脫模劑；往模套(9)與第一超薄金屬預(yù)制層所構(gòu)成的容器內(nèi)鋪設(shè)第二金屬粉末直至第二金屬粉末填滿整個容器；然后刮平，使得所填充的第二金屬粉末的上沿與模套(9)的上表面在同一水平位置；

步驟五

通過預(yù)壓成形系統(tǒng)(1)下壓模具上壓頭(7)；使得模具上壓頭(7)以P₂壓力作用于所填充的第二金屬粉末上；得到第二超薄金屬預(yù)制層；卸除預(yù)壓成形系統(tǒng)(1)施加給模具上壓頭(7)的壓力；然后通過螺旋旋鈕(13)使得螺旋控高儀升降臺(11)上升并螺旋控高儀升降臺(11)頂著模具下壓頭(10)在模套(9)的內(nèi)腔內(nèi)向上移動，直至第二超薄金屬預(yù)制層與模套(9)的上邊沿處于同一水平面上；此時移走模具上壓頭(7)；然后再下調(diào)螺旋控高儀升降臺(11)；使得第二超薄金屬預(yù)制層距離模套(9)頂部所在水平面的垂直距離為d3；所述d3小于1.5mm；

步驟六

依次重復(fù)步驟四、步驟五；在第N超薄金屬預(yù)制層鋪設(shè)第N+1金屬粉末直至第N+1金屬粉末填滿整個容器；然后刮平，使得所填充的第N+1金屬粉末的上沿與模套(9)的上表面在同一水平位置；然后以P_N+1的壓力壓制；直至得到設(shè)定層數(shù)和厚度的預(yù)壓坯；所述N大于等于2；

其中P_N+1＝P₁-(10～25)(N+1)；其中N選自2，3，4，……，9中任意一個整數(shù)；且P1大于等于250MPa；

其中dn小于1.5mm；所述n選自3、4、5、6、7、8、9、10中任意一整數(shù)。