一種高通量制備多組分梯度金屬材料的裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于金屬加工制備領(lǐng)域，尤其涉及一種沿長度方向化學(xué)成分連續(xù)梯度分布的多組元合金管、棒、型等長材的高通量制備多組分梯度金屬材料裝置。該裝置包括粉末流速在線調(diào)節(jié)系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)進(jìn)料系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、坯料成形系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，容易控制，該裝置通過控制熔融金屬成分的連鑄工藝來實(shí)現(xiàn)高通量多組分梯度金屬材料制備，縮短了材料從成分設(shè)計(jì)、熔煉、性能制備、應(yīng)用制備的時(shí)間進(jìn)程，減少了多爐熔煉合金的冶金能耗，降低了開發(fā)成本，提高了新金屬梯度材料制備質(zhì)量和效率。
【專利說明】
-種高通量制備多組分梯度金屬材料的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于金屬制備加工領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種沿長度方向化學(xué)成分連續(xù)梯度變化 的多組元合金管、棒、型等長材的成形裝置，可實(shí)現(xiàn)多組分梯度金屬材料高通量制備。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬及金屬基復(fù)合材料W高強(qiáng)高初性、易加工成形性、耐疲勞性等特征，一直是軍 用和民用上需求量最大、應(yīng)用最廣的材料。但是，金屬材料的研發(fā)和應(yīng)用往往是依賴于科學(xué) 直覺、人為經(jīng)驗(yàn)及試錯(cuò)法等傳統(tǒng)材料方法，周期長和成本高已成為制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和技 術(shù)進(jìn)步的瓶頸。目前制約輕金屬及輕金屬基復(fù)合材料的關(guān)鍵問題是強(qiáng)度和耐蝕性問題，一 般采用調(diào)整合金元素成分及熱處理工藝等方法來改善單爐烙煉合金的綜合性能。但現(xiàn)有的 一次烙煉只能制備一種成分的合金的方法，效率低、周期長、成本高。因此材料研究方法亟 需革新，發(fā)展可加速新材料從發(fā)現(xiàn)到應(yīng)用的新方法和新技術(shù)受到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)上述背景，本發(fā)明的目的在于提供一種可大大縮短多組分金屬材料從設(shè)計(jì)、 制備、表征到應(yīng)用的時(shí)間進(jìn)程，降低開發(fā)成本，且工藝簡單的高通量制備裝置。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種多組分梯度金屬材料高通量制備裝置，該裝置包括粉 末流速在線調(diào)節(jié)系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)進(jìn)料系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、巧料成形系統(tǒng)和 控制系統(tǒng)；
[0005] 其中，所述粉末流速在線調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于控制多種金屬粉末的供料量，即粉末的組 成比，所述包括至少2個(gè)金屬粉末存儲(chǔ)器、流量控制閥和粉末混合器;至少2個(gè)所述金屬粉末 存儲(chǔ)器通過送料管路與所述中間存料器的進(jìn)料口連接，所述動(dòng)態(tài)流速控制閥設(shè)置在所述送 料管路上；
[0006] 所述旋轉(zhuǎn)進(jìn)料系統(tǒng)用于混合粉末送料，包括圓筒狀料筒和螺旋桿;所述圓筒狀料 筒的側(cè)壁上端設(shè)有進(jìn)料口，所述進(jìn)料口通過管路與所述中間存料器出料口連接，所述螺旋 桿設(shè)置在所述圓筒狀料筒內(nèi)部，所述圓筒狀料筒的底部設(shè)有圓錐形出料口，所述螺旋桿直 徑與所述圓筒狀料筒內(nèi)徑相等；
[0007] 所述加熱系統(tǒng)為感應(yīng)加熱器用于融化進(jìn)入圓筒狀料筒內(nèi)的混合金屬粉末，所述感 應(yīng)加熱器所述設(shè)置在位于所述圓筒狀料筒的出料口下端的側(cè)壁上；
[000引所述保溫系統(tǒng)為保溫套，設(shè)置在所述感應(yīng)加熱器的外側(cè)壁上；
[0009] 所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于驅(qū)動(dòng)所述螺旋桿轉(zhuǎn)動(dòng)。所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、 驅(qū)動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)軸連接器，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)置在所述圓筒狀料筒上端。所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過所 述驅(qū)動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)軸連接器與所述螺旋桿的驅(qū)動(dòng)連接。所述驅(qū)動(dòng)軸連接器與所述圓筒狀料筒 之間的連接處通過密封圈密封。
[0010] 所述巧料成形系統(tǒng)用于金屬材料成形，包括模具、冷凝結(jié)晶器和拉巧裝置。所述模 具設(shè)置在所述圓錐形出料口的下端，所述冷凝結(jié)晶器設(shè)置在所述模具內(nèi)部的所述圓錐形出 料口的兩側(cè)，所述拉胚裝置設(shè)置在所述模具的出料口下端；
[0011]所述控制系統(tǒng)用于控制整個(gè)裝置，包括上位機(jī)和控制信號(hào)處理器。所述上位機(jī)通 過控制信號(hào)處理器與所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)態(tài)流速控制閥和感應(yīng)加熱器控制連接。
[001^ 進(jìn)一步，所述圓筒狀料筒的內(nèi)徑Db與所述螺旋桿根徑Do的比例為1.5-8:1。
[OOU]進(jìn)一步，所述螺旋桿的螺棱間的軸向距離為B;
[0014] B = Detan 巫，
[001引式中：Db為料筒的內(nèi)徑，巫為螺旋桿的螺旋角O =30°-60。。
[0016] 進(jìn)一步，所述料筒的入料口直徑De與出料口直徑Do相等。
[0017] 本發(fā)明的另一目的提供上述裝置的使用方法，具體包括W下步驟：
[0018] 步驟1:將不同金屬粉末分別加入到粉末存儲(chǔ)器中，上位機(jī)控制流速調(diào)節(jié)閥，金屬 粉末W-定流速進(jìn)入到中間存料器中，同時(shí)，上位機(jī)11通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋桿W轉(zhuǎn)速r進(jìn) 行轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0019] 步驟2:混合粉末(原料)經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入料筒內(nèi)在自身重力及螺旋桿帶動(dòng)下向下流 動(dòng)，其中，螺旋桿和料筒緊密配合，由于旋轉(zhuǎn)送料機(jī)構(gòu)的作用使得成分連續(xù)變化的混合粉末 向下運(yùn)動(dòng)過程有序可控，不會(huì)產(chǎn)生成分均勻化現(xiàn)象，上位機(jī)控制感應(yīng)線圈W-定的功率P對(duì) 料筒進(jìn)行加熱，
[0020] 混合粉末在感應(yīng)線圈加熱下融化，烙融金屬通過料筒底部的出料口進(jìn)入模具，在 冷卻結(jié)晶器的冷卻作用下凝固，并在拉巧裝置作用下最終形成成分連續(xù)變化金屬棒料，可 在不同部位截取是有不同合金成分的試樣，從而實(shí)現(xiàn)了多組分梯度金屬材料的高通量制 備。
[0021] 所述步驟1中螺旋桿的轉(zhuǎn)速r通過W下公式求出，公式如下：
[0022] r=(veDe^cos? )/{(Db^-Ds^) ? B},
[0023] 式中，r為螺桿的轉(zhuǎn)速為螺紋的螺旋角;Ds為螺桿的直徑;Db為套筒內(nèi)徑;De為物 料入口直徑;Ve為入料和出料速度;B為螺棱間的軸向距離。
[0024] 所述步驟2中的加熱功率P通過W下公式求出，公式如下：
[0025]
[0026] 式中，P為加熱功率;r為螺桿的轉(zhuǎn)速;B為螺棱間的軸向距離；C為材料比熱容;P為 成形后梯度材料密度;V為材料單位傳輸體積;Tm為材料烙點(diǎn);To為材料初始溫度;L為套筒本 身長度;n為材料吸熱效率。
[0027] 本發(fā)明：裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，控制容易等特點(diǎn)。該裝置通過在線控制烙 融金屬的成分和連鑄工藝來實(shí)現(xiàn)高通量多組分金屬試樣制備，顯著提高了制備效率降低了 研發(fā)成本。
【附圖說明】：
[0028] 圖1為本發(fā)明的一種高通量制備多組分梯度金屬材料裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0029] 圖2為高通量制備多組分梯度金屬材料成形裝置的旋轉(zhuǎn)送料機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。
[0030] 圖中；
[0031] 1金屬粉末存儲(chǔ)器、2動(dòng)態(tài)流速控制閥、3粉末混合器、4驅(qū)動(dòng)電機(jī)、5驅(qū)動(dòng)軸、6驅(qū)動(dòng)軸 連接器、7固定螺栓、8進(jìn)料口、9密封圈、10控制信號(hào)處理器、11上位機(jī)、12出料口、13料筒、14 螺旋桿、15感應(yīng)加熱器、16保溫套、17模具、18冷凝結(jié)晶器、I財(cái)立巧裝置20、巧料。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明。
[0033] 如圖1-2所示為本發(fā)明的一種高通量制備多組分梯度金屬材料成形裝置結(jié)構(gòu)圖， 該裝置包括粉末流速在線調(diào)節(jié)系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)進(jìn)料系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、巧 料成形系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；
[0034] 其中，所述粉末流速在線調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于控制多種金屬粉末的供料量，所述包括至 少2個(gè)金屬粉末存儲(chǔ)器、流速調(diào)節(jié)閥和粉末混合器;至少2個(gè)所述金屬粉末存儲(chǔ)器通過送料 管路與所述粉末混合器的進(jìn)料口連接，動(dòng)態(tài)流速調(diào)節(jié)閥設(shè)置在所述送料管路上；
[0035] 所述旋轉(zhuǎn)進(jìn)料系統(tǒng)用于混合粉末送料，包括圓筒狀料筒和螺旋桿。所述圓筒狀料 筒的側(cè)壁上端設(shè)有進(jìn)料口，所述進(jìn)料口通過管路與所述中間存料器出料口連接，所述螺旋 桿設(shè)置在所述圓筒狀料筒內(nèi)部，所述圓筒狀料筒的底部設(shè)有圓錐形出料口，所述螺旋桿直 徑與所述圓筒狀料筒內(nèi)徑相等；
[0036] 所述加熱系統(tǒng)為感應(yīng)加熱器用于融化進(jìn)入所述圓筒狀料筒內(nèi)的金屬粉末。所述感 應(yīng)加熱器所述設(shè)置在位于所述圓筒狀料筒的出料口下端的側(cè)壁上；
[0037] 所述保溫系統(tǒng)為保溫套，設(shè)置在所述感應(yīng)加熱器的外側(cè)壁上；
[0038] 所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于驅(qū)動(dòng)所述螺旋桿轉(zhuǎn)動(dòng)。所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、 驅(qū)動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)軸連接器，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)置在所述圓筒狀料筒上端。所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過所 述驅(qū)動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)軸連接器與所述螺旋桿的驅(qū)動(dòng)連接。所述驅(qū)動(dòng)軸連接器與所述圓筒狀料筒 之間的連接處通過密封圈密封。
[0039] 所述巧料成形系統(tǒng)用于金屬材料成形，包括模具、冷凝結(jié)晶器和拉巧裝置。所述模 具設(shè)置在所述圓錐形出料口的下端，所述冷凝結(jié)晶器設(shè)置在所述模具內(nèi)部的所述圓錐形出 料口的兩側(cè)，所述拉胚裝置設(shè)置在所述模具的出料口下端；
[0040] 所述控制系統(tǒng)用于控制整個(gè)裝置，包括上位機(jī)和控制信號(hào)處理器。所述上位機(jī)通 過控制信號(hào)處理器與所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)態(tài)流速控制閥和感應(yīng)加熱器控制連接。
[0041] 進(jìn)一步，所述圓筒狀料筒的內(nèi)徑化與所述螺旋桿根徑Do的比例為1.5-8:1。
[0042] 進(jìn)一步，所述螺旋桿的螺棱間的軸向距離為B;
[0043] B = Detan 巫，
[0044] 式中：Db為料筒的內(nèi)徑，巫為螺旋桿的螺旋角巫=30°-60°。
[0045] 進(jìn)一步，所述料筒的入料口直徑De與出料口直徑D。相等。
[0046] 使用時(shí)，在金屬粉末存儲(chǔ)器1中的不同金屬粉末在上位機(jī)11控制下的動(dòng)態(tài)流速控 制閥2的調(diào)節(jié)下進(jìn)入中間存料器3得到組分連續(xù)變化的混合粉末，同時(shí)，上位機(jī)11通過驅(qū)動(dòng) 電機(jī)4驅(qū)動(dòng)螺旋桿4 W轉(zhuǎn)速r進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，
[0047] r=(veDe^cos? )/{(Db^-Ds^) ? B}
[0048] 式中，r為螺桿的轉(zhuǎn)速為螺紋的螺旋角;Ds為螺桿的直徑;Db為套筒內(nèi)徑;De為物 料入口直徑;Ve為入料和出料速度;B為螺棱間的軸向距離。
[0049] 混合粉末經(jīng)進(jìn)料口 8進(jìn)入料筒13內(nèi)原料在自身重力及螺旋桿14的帶動(dòng)下向下流 動(dòng)，其中，螺旋桿14和料筒13緊密配合，由于旋轉(zhuǎn)送料機(jī)構(gòu)14的作用使得成分連續(xù)變化的混 合粉末向下運(yùn)動(dòng)過程有序可控，不會(huì)發(fā)生成分均勻化現(xiàn)象，上位機(jī)11控制感應(yīng)線圈15W - 定的功率P對(duì)料筒進(jìn)行加熱，
[0050] IrBcpV(Tm-To) }/(L ? n)
[0051 ]式中，P為加熱功率;r為螺桿的轉(zhuǎn)速;B為螺棱間的軸向距離；C為材料比熱容;P為 成形后梯度材料密度;V為材料單位傳輸體積;Tm為材料烙點(diǎn);To為材料初始溫度;L為套筒本 身長度;n為材料吸熱效率。
[0052] 原料在感應(yīng)線圈15加熱下融化為金屬液，烙融金屬到達(dá)料筒13底部通過出料口 12 進(jìn)入模具17,在冷凝結(jié)晶器19的冷卻作用下凝固成形，并在拉巧系統(tǒng)20作用下最終形成成 分連續(xù)變化金屬棒料21，實(shí)現(xiàn)了多組分梯度金屬材料的高通量制備。
[0053] 實(shí)施例
[0054] 稱取1000目化g金屬純儀粉，同時(shí)稱取1000目0.3kg金屬純鋒粉，將上述原料粉末 分別放入不同的金屬粉末存儲(chǔ)器中備用。
[0055] 通過控制系統(tǒng)控制動(dòng)態(tài)流速控制閥，從而使兩個(gè)金屬粉末存儲(chǔ)器中的粉末流下速 度不同，進(jìn)而得到化含量從0%到6%范圍內(nèi)變化的Mg\Zn金屬混合粉末。
[0056] 根據(jù)金屬粉末入料口的流速，調(diào)整螺旋桿的轉(zhuǎn)速：
[0057] r=(veDe^cos? )/{(Db^-Ds^) ? B}
[0化引本例中入料速度為Ve=lX105mm/min;料筒內(nèi)徑為化=150mm，螺桿根徑為化 = 50mm;入料口直徑為De = 20mm;螺棱間的軸向距離為B = 50mm;螺桿的螺旋角為O = 37°，所 W通過計(jì)算得到螺旋桿轉(zhuǎn)速為r = 32轉(zhuǎn)/min。
[0059] 根據(jù)原料的不同及螺旋桿旋轉(zhuǎn)速度的不同，加熱功率需要進(jìn)行調(diào)整：
[0060] IrBcpV(Tm-To) }/(L ? n)
[0061 ] 螺旋桿轉(zhuǎn)速為r = 32轉(zhuǎn)/min;
[0062] 螺棱間的軸向距離為B = 50mm;
[0063] 純儀的比熱容為CMg=1.025J/(g.K)，純鋒的比熱容為Czn = 0.38J/(g.K)，所W運(yùn) 里為了保證加熱功率足夠大，比熱容取C = 1.025JAg.K);
[0064] 因?yàn)槌尚翁荻冉饘俨牧系拿芏茸兓秶鸀镻 = 1.738-2.074g/cm3，為了保證加熱 功率能達(dá)到要求，加熱功率取最大值，所Wp = 2.074;
[0065] 材料單位傳輸體積=3.14 X l〇4cm3;
[0066] 因?yàn)榧儍x的烙點(diǎn)較高，所W材料的烙點(diǎn)Tm=648°C ;材料初始溫度為化°C ;
[0067] 圓形料筒長度為L = 700mm;
[006引 n為材料吸熱效率，取為0.8。
[0069] 所W計(jì)算可W得到加熱功率為P > 1660KW
[0070] 在烙化的金屬液到達(dá)出料口時(shí)，控制拉巧速度，保證進(jìn)料速度與出料速度相同，從 而在冷卻水的作用下，形成化成分變化范圍為0%~6%的Mg-Zn梯度金屬棒材。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高通量制備多組分梯度金屬材料的裝置，其特征在于，該裝置包括粉末流速在 線調(diào)節(jié)系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)進(jìn)料系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、坯料成形系統(tǒng)和控制系 統(tǒng)； 其中，所述粉末流速在線調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于控制多種金屬粉末的供料量，即粉末的組成比， 所述包括至少2個(gè)金屬粉末存儲(chǔ)器、動(dòng)態(tài)流速控制閥和粉末混合器;至少2個(gè)所述金屬粉末 存儲(chǔ)器通過送料管路與所述中間存料器的進(jìn)料口連接，所述動(dòng)態(tài)流速控制閥設(shè)置在所述送 料管路上； 所述旋轉(zhuǎn)進(jìn)料系統(tǒng)用于混合粉末送料，包括圓筒狀料筒和螺旋桿;所述圓筒狀料筒的 側(cè)壁上端設(shè)有進(jìn)料口，所述進(jìn)料口通過管路與所述中間存料器出料口連接，所述螺旋桿設(shè) 置在所述圓筒狀料筒內(nèi)部，所述圓筒狀料筒的底部設(shè)有圓錐形出料口，所述螺旋桿直徑與 所述圓筒狀料筒內(nèi)徑相等； 所述加熱系統(tǒng)為感應(yīng)加熱器用于融化進(jìn)入所述圓筒狀料筒內(nèi)的混合金屬粉末;所述感 應(yīng)加熱器所述設(shè)置在位于所述圓筒狀料筒的出料口下端的側(cè)壁上； 所述保溫系統(tǒng)為保溫套，設(shè)置在所述感應(yīng)加熱器的外側(cè)壁上； 所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于驅(qū)動(dòng)所述螺旋桿轉(zhuǎn)動(dòng);所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng) 軸和驅(qū)動(dòng)軸連接器，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)置在所述圓筒狀料筒上端;所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過所述驅(qū) 動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)軸連接器與所述螺旋桿的驅(qū)動(dòng)連接;所述驅(qū)動(dòng)軸連接器與所述圓筒狀料筒之間 的連接處通過密封圈密封； 所述坯料成形系統(tǒng)用于金屬材料成形，包括模具、冷凝結(jié)晶器和拉坯裝置;所述模具設(shè) 置在所述圓錐形出料口的下端，所述冷凝結(jié)晶器設(shè)置在所述模具內(nèi)部的所述圓錐形出料口 的兩側(cè)，所述拉胚裝置設(shè)置在所述模具的出料口下端； 所述控制系統(tǒng)用于控制整個(gè)裝置，包括上位機(jī)和控制信號(hào)處理器;所述上位機(jī)通過控 制信號(hào)處理器與所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)態(tài)流速控制閥和感應(yīng)加熱器控制連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述圓筒狀料筒的內(nèi)徑Db與所述螺旋桿根 徑Do的比例為1.5-8:1。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述螺旋桿的螺棱間的軸向距離為B; B = DBtanC1， 式中:Db為料筒的內(nèi)徑，Φ為螺旋桿的螺旋角Φ =30°_60°。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述料筒的入料口直徑De與出料口直徑Do 相等。5. -種如權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的裝置的使用方法，其特征在于，具體包括以下步 驟： 步驟1:將不同金屬粉末分別加入到粉末存儲(chǔ)器（1)中，上位機(jī)（11)控制動(dòng)態(tài)流速控制 閥（2)金屬粉末以一定流速進(jìn)入到中間存料器(3)中，同時(shí)，上位機(jī)11通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)4驅(qū)動(dòng)螺 旋桿4以轉(zhuǎn)速r進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)； 步驟2:混合粉末(原料)經(jīng)進(jìn)料口（8)進(jìn)入料筒（13)內(nèi)，在自身重力及螺旋桿（14)帶動(dòng) 下向下流動(dòng)，其中，螺旋桿（14)和料筒（13)緊密配合，由于旋轉(zhuǎn)送料機(jī)構(gòu)（14)的作用使得成 分連續(xù)變化的混合粉末向下運(yùn)動(dòng)過程有序可控，不會(huì)產(chǎn)生成分均勻化現(xiàn)象，上位機(jī)（11)控 制感應(yīng)線圈（15)以一定的功率P對(duì)料筒進(jìn)行加熱； 混合粉末在感應(yīng)線圈（15)加熱下融化，熔融金屬通過料筒（13)底部的出料口（12)進(jìn)入 模具（17)，在冷卻結(jié)晶器（18)的冷卻作用下凝固，并在拉坯裝置（19)作用下最終形成成分 連續(xù)變化金屬棒料(20)可在不同部位截取具有不同合金成分的試樣，從而實(shí)現(xiàn)了多組分梯 度金屬材料試樣的高通量制備。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟1中螺旋桿(4)的轉(zhuǎn)速r通過以下 公式求出，公式如下： r= (VeDe2CosΦ )/{ (Db2-Ds2) · B}, 式中，r為螺桿的轉(zhuǎn)速；Φ為螺紋的螺旋角;Ds為螺桿的直徑;Db為套筒內(nèi)徑;De為物料入 口直徑;~為入料和出料速度;B為螺棱間的軸向距離。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟2中的加熱功率P通過以下公式求 出，公式如下： P彡 IrBcpV(Tm-To) }/(L · η)， 式中，P為加熱功率;r為螺桿的轉(zhuǎn)速;B為螺棱間的軸向距離;c為材料比熱容;P為成形 后梯度材料密度;V為材料單位傳輸體積;Tm為材料熔點(diǎn);To為材料初始溫度;L為套筒本身長 度;q為材料吸熱效率。
【文檔編號(hào)】G01N1/28GK105954074SQ201610267117
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月26日
【發(fā)明人】李靜媛, 張?jiān)? 李建興, 謝建新
【申請(qǐng)人】北京科技大學(xué)