[發明專利]一種薄壁管件功能梯度材料的離心燒結方法

有效

• 申請號: 201811564278.6
• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN109550961B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 張金詠;王紹旺;雷麗文;張帆;傅正義;王為民
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B22F3/22
• 分類號: B22F3/22;B22F5/10;B22F7/02;C04B35/52;C04B35/565;C04B35/64
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 蘇敏

本發明公開了一種薄壁管件功能梯度材料的離心燒結方法，包括以下步驟：將均勻分布的兩種粉末與溶劑及分散劑混合，在空氣中攪拌并經真空除氣后形成均勻料漿；將料漿裝入噴漿機，然后將噴頭伸入到離心機內的基板上，使料漿能夠均勻噴涂在基板的內壁上；改變兩種粉末的相對體積百分比，形成第二層復合材料層；重復上個步驟，形成多層噴涂；將石墨輻射發熱體伸進基板的內腔通電并上下移動，同時在基板的外壁安裝一層保溫層，使保溫層通電；關閉離心機，燒結坯體，將坯體從基板中取出，即得到所述空心管件。本發明通過增加石墨輻射發熱體，并且在基板外層安裝了保溫層，內部實現了均勻的溫度梯度，從而為制備均勻致密的薄壁管件提供了有效的保障。

技術領域

本發明涉及梯度復合材料的離心燒結，屬于粉末冶金和復合材料領域，尤其涉及一種薄壁管件功能梯度材料的離心燒結方法。

背景技術

梯度功能材料是一種新型的功能復合材料,它的兩側由不同性能的材料組成,中間部分的組成和結構連續地呈梯度變化,從而使材料的性質和功能也沿厚度方向呈梯度變化, 克服了不同材料結合的性能不匹配因素,使兩種材料的優勢都得到充分發揮。

目前的制備方法主要存在的問題：

(1)材料制備方法主要采用高溫法，能源耗費較大；

(2)制備的材料尺寸較小，且不易制備形狀復雜的試樣；

(3)材料中或多或少存在界面和分布不均勻性，由于制備方法的限制，存在臺階梯度，材料分布不能平滑分布，在熱沖擊或熱循環過程中，材料中仍存在較大應力。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用石墨發熱體輻射加熱的薄壁管件功能梯度材料的離心燒結方法。該方法可以燒結出材料內部致密均勻的薄壁管件。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種薄壁管件功能梯度材料的離心燒結方法，包括以下步驟：

1)將不同比例的兩種粉末按照預定比例進行混合來實現均勻分布；

2)將均勻分布的兩種粉末與溶劑及分散劑混合，在空氣中攪拌并經真空除氣后形成均勻料漿；

3)將料漿裝入噴漿機，然后將噴頭伸入到離心機內的基板上，調整噴漿機的壓力，并自上而下及自下而上的往返方式移動噴頭的位置，使料漿能夠均勻噴涂在基板的內壁上，然后移出噴頭；

4)改變兩種粉末的相對體積百分比，重新制備料漿，利用噴漿機將料漿再次進行噴涂，形成第二層復合材料層；

5)重復步驟4)，形成多層噴涂；

6)移出噴頭，將石墨輻射發熱體伸進基板的內腔通電并上下移動，同時在基板的外壁安裝一層保溫層，使保溫層通電；控制內腔的溫度以100～800℃/min升溫，同時控制保溫層的電源功率使得基板的內腔和保溫層的溫差控制在20％～30％；

7)關閉離心機，燒結坯體，將坯體從基板中取出，即得到所述空心管件。

上述方案中，步驟6)中的燒結溫度為1400℃～1700℃，保溫0.5～3小時。

上述方案中，步驟6)中燒結的升溫速率為100～800℃/min。

上述方案中，步驟7)中直接在成型工位上燒結坯體。

上述方案中，所述分散劑為聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、水玻璃、三聚磷酸鈉中的一種或多種。

上述方案中，所述溶劑為水、無水乙醇或乙二醇中的一種。

上述方案中，所述分散劑加入量為兩種粉末與溶劑三者總質量的0.5-1.0wt％。

上述方案中，步驟6)中發熱體以1cm/s-3cm/s的速度上下移動。