[發(fā)明專利]一種用于粉末材料的微波輔助階梯式致密成型方法和系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811193440.8
• 申請(qǐng)日: 2018-10-14
• 公開（公告）號(hào): CN109482866A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王辛;李學(xué)問;張銀玲;劉廣東;李東平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F3/02
• 分類號(hào): B22F3/02;H05B6/68
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• 代理人: 暫無信息

一種用于粉末材料的微波輔助階梯式致密成型方法和系統(tǒng)，它包括階梯式擠壓系統(tǒng)、液壓動(dòng)力系統(tǒng)、微波加熱系統(tǒng)、密閉溫控系統(tǒng)、氣氛保護(hù)系統(tǒng)；所述的階梯式擠壓系統(tǒng)由右沖頭、中間沖頭、左沖頭組成；所述的液壓動(dòng)力系統(tǒng)由液壓杠、液壓控制線路、高壓油路組成；所述的微波加熱系統(tǒng)由微波腔、調(diào)波器；微波發(fā)生器組成；所述的密閉溫控系統(tǒng)由成型殼體、保溫層、調(diào)溫腔、熱電偶組成；氣氛保護(hù)系統(tǒng)由真空泵、電磁控制器、開關(guān)閥門組成；其實(shí)現(xiàn)粉末材料的高致密度、微細(xì)晶?；?，并且確保整體結(jié)構(gòu)科學(xué)合理、工藝技術(shù)穩(wěn)定、成型成本低等特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種粉末材料的成型加工系統(tǒng)與方法，尤其涉及到利用微波輔助來實(shí)現(xiàn)粉末材料的階梯式致密成型技術(shù)，屬于粉末冶金材料加工成型技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

與常規(guī)粉末材料加熱成型技術(shù)相比，微波加熱具有物相選擇性加熱、升溫速度快、能源損耗小、環(huán)境無污染等特點(diǎn)，成為制造高精度和高性能產(chǎn)品的重要手段之一，在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用空間和應(yīng)用前景。

微波是一種波長介于無線電波與遠(yuǎn)紅外波段之間的極性電磁波，在傳播的過程中與介質(zhì)材料之間互相作用而產(chǎn)生熱效應(yīng)。微波加熱的物理理論基礎(chǔ)在于微波與待加熱物質(zhì)之間的耦合作用，微波在傳播過程中使得原子周圍的核外電子產(chǎn)生極化，因而，周圍單元會(huì)對(duì)極化單元產(chǎn)生阻礙作用并導(dǎo)致能量的消耗，能量消耗的過程，即為微波能轉(zhuǎn)換成物質(zhì)內(nèi)能的過程，最終引起待加熱物質(zhì)的溫度逐漸均勻的提高。

目前，大多數(shù)研究內(nèi)容僅局限于微波燒結(jié)不同的金屬或非金屬粉末材料，或單一的微波燒結(jié)設(shè)備。專利號(hào)CN100465610C公開了微波熱解沉積致密化裝置，實(shí)現(xiàn)了材料的逐層熱解致密化和高溫?zé)Y(jié)，但由于缺少軸向或徑向外力的作用，使得致密化效果不佳，不能達(dá)到預(yù)期的水平；再比如專利號(hào)CN205537095U公開了一種基于加壓的微波加熱燒結(jié)爐，也屬于相似的常壓燒結(jié)的技術(shù)方案，對(duì)于制件的不同區(qū)域的分壓加載及密度控制均無法實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明在于提供一種基于微波輔助精確控制溫度梯度的階梯式粉末材料致密成型的系統(tǒng)和方法。其主要特點(diǎn)是微波輔助系統(tǒng)可以精確控制溫升梯度，實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域的分區(qū)加熱，有效控制粉體材料的晶粒長大速率，且階梯式致密成型又能夠有效的提高致密度，實(shí)現(xiàn)分區(qū)致密的協(xié)同效應(yīng)。從而實(shí)現(xiàn)粉末材料的高致密度、微細(xì)晶?；?，并且確保整體結(jié)構(gòu)科學(xué)合理、工藝技術(shù)穩(wěn)定、成型成本低等特點(diǎn)。

為達(dá)到上述的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種用于粉末材料的微波輔助階梯式致密成型系統(tǒng)，它包括階梯式擠壓系統(tǒng)、液壓動(dòng)力系統(tǒng)、微波加熱系統(tǒng)、密閉溫控系統(tǒng)、氣氛保護(hù)系統(tǒng)。所述的階梯式擠壓系統(tǒng)由右沖頭、中間沖頭、左沖頭組成；所述的液壓動(dòng)力系統(tǒng)由液壓杠、液壓控制線路、高壓油路組成；所述的微波加熱系統(tǒng)由微波腔、調(diào)波器；微波發(fā)生器組成；所述的密閉溫控系統(tǒng)由成型殼體、保溫層、調(diào)溫腔、熱電偶組成；氣氛保護(hù)系統(tǒng)由真空泵、電磁控制器、開關(guān)閥門組成。

其中高壓油路分別與右沖頭、中間沖頭、左沖頭相連；右沖頭、中間沖頭、左沖頭安裝在成型殼體相連；微波腔位于成型殼體的內(nèi)部并通過成型殼體與調(diào)波器和微波發(fā)生器相連；熱電偶安裝于成型殼體內(nèi)側(cè)；真空泵與成型殼體相連。梯式擠壓系統(tǒng)、液壓動(dòng)力系統(tǒng)、微波加熱系統(tǒng)、密閉溫控系統(tǒng)、氣氛保護(hù)系統(tǒng)均由計(jì)算機(jī)控制單元給與工作指令完成成型。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明結(jié)構(gòu)新穎、功能全面的特點(diǎn)，所述的右沖頭、中間沖頭、左沖頭分別與高壓油路相連，并穿過成型殼體與待致密材料相接觸，通過高壓油路分別對(duì)不同沖頭給與壓制動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)不同時(shí)、不同力的擠壓致密效果。

所述的熱電偶設(shè)置于成型殼體內(nèi)側(cè)并可將溫度實(shí)時(shí)傳遞給計(jì)算機(jī)控制單元，計(jì)算機(jī)控制單元根據(jù)反饋的溫度來調(diào)節(jié)微波發(fā)生器。

附圖說明

圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。