專利名稱：一種制備連續(xù)梯度材料的共沉降儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種制備連續(xù)梯度材料的共沉降設(shè)備，以實現(xiàn)利用異相顆粒共沉降對具有任意指定結(jié)構(gòu)的梯度材料進(jìn)行制備。
背景技術(shù)：
梯度材料(Functionally Graded Materials簡稱FGMs)制備技術(shù)的發(fā)展水平是梯度材料應(yīng)用和發(fā)展的關(guān)鍵。目前，梯度材料的結(jié)構(gòu)控制多是采用疊層的粉末冶金方法，這種疊層方式由于沒有真正消除材料層與層之間的內(nèi)部界面，因此無論從制備工藝本身的可操作性上，還是從熱應(yīng)力緩和的程度上都存在著很大的缺憾。因此制備組分連續(xù)變化的梯度材料已成為梯度材料發(fā)展的一個必然選擇。
經(jīng)過多年的研究發(fā)展，科研工作者已發(fā)展了多種制備組分連續(xù)的梯度材料的方法，其中多數(shù)以制備梯度薄膜材料為主。近些年來，為了適應(yīng)梯度材料應(yīng)用和發(fā)展的要求，一些科研工作者開始致力于開發(fā)制備組分連續(xù)的具有三維尺度的梯度材料的方法，并取得了一些成果，其中由于共沉降法具有適用材料體系范圍廣，工藝控制較為簡單，費用低廉和實驗手段靈活等特點，使其在梯度材料制備技術(shù)中脫穎而出，成為最有希望制備大型構(gòu)件的方法。
用共沉降法制備組分連續(xù)的梯度材料的過程可分為兩部分，即先通過異相顆粒的共沉降形成組分連續(xù)的顆粒沉積體，再利用已有的致密化手段對顆粒沉積體進(jìn)行致密化。其中組分連續(xù)的顆粒沉積體的形成是共沉降法制備梯度材料成功與否的關(guān)鍵，而在此關(guān)鍵過程中顆粒沉降所依賴的沉降設(shè)備更是不可缺少的基本技術(shù)條件。

發(fā)明內(nèi)容
沉降儀主要由整體框架、兩根沉降管、上固定架、定位環(huán)、活動臺、接收器、下端固定臺以及試樣成型器組成。其中整體框架由不易變形的金屬材料制成；兩根沉降管可以由石英玻璃，也可以由透明的耐有機溶劑腐蝕的玻璃鋼或樹脂制成，以便可用眼睛觀察或儀器測定顆粒在管內(nèi)的沉降狀態(tài)，其長度及內(nèi)徑可以根據(jù)實驗的需要自由變化。上固定架由兩塊可以活動的半圓環(huán)組成，起到固定沉降管上端的作用。4個活動定位環(huán)可以在支柱上上下移動，以此來控制水平臺的高度和調(diào)節(jié)平衡?；顒优_主要由一塊支撐板、兩塊連接板、閥門以及固定環(huán)、構(gòu)成，支撐板四角各有一個小螺栓，用來固定整個活動臺，連接板和的中心空心環(huán)的直徑和沉降管的內(nèi)徑一致，連接板上各有一圓形凹槽，其內(nèi)徑與兩根沉降管的管口外徑一致，閥門可以靈活來回拉動，其厚度應(yīng)小于5mm，固定環(huán)主要用來固定沉降管。下端固定臺上面有三個活動定位螺栓，用來調(diào)節(jié)接收器的水平位置，在固定臺的底板上也有三個螺栓，用來調(diào)節(jié)接收器在豎直方向上的位置。接收器與沉降管之間由一墊圈來形成密封。接收器主要由底座、活動環(huán)、墊片以及密封圈構(gòu)成，底座正中央有一螺栓，可以把墊片和沉積體頂出，活動環(huán)的內(nèi)徑與沉降管的內(nèi)徑相同，但為了避免沉降管壁對沉積體結(jié)構(gòu)的影響，取出試樣的直徑要小于沉降管的內(nèi)徑。本發(fā)明中墊片的直徑同試樣的直徑相同。在活動環(huán)上距離沉積體上端一定高度處設(shè)置一排水口，對于滯留在沉降管內(nèi)部的液體介質(zhì)，通過滲流的方式排出，在底座上設(shè)置一細(xì)小的排水孔，沉積體上端殘留的液體介質(zhì)滲過沉積體后經(jīng)第二排出口排出到沉降管外。試樣成型器主要由下壓頭、上壓頭以及套筒構(gòu)成，套筒的內(nèi)徑與試樣的直徑相同，外徑與接收器中底座外環(huán)的內(nèi)徑相同，套筒下端有一鋒利的刀口，當(dāng)沉降完成后，取下活動環(huán)，將套筒套進(jìn)底座里，在頂出墊片下端的螺栓就可以把試樣轉(zhuǎn)移到試樣成型器中。
本設(shè)備中沉降管、閥門以及沉積體接收器之間的連接均采用壓封的方式。
采用此沉降儀，結(jié)合對顆粒的沉降規(guī)律的研究能夠?qū)崿F(xiàn)對任意組分連續(xù)的梯度材料進(jìn)行設(shè)計與制備。


圖1制備連續(xù)梯度材料的共沉降儀結(jié)構(gòu)圖。
圖2制備連續(xù)梯度材料的共沉降儀立體圖。
在附圖1、2中，共沉降儀主要由整體框架1、沉降管2、3、上固定架4、定位環(huán)5、活動臺6、接收器7、下端固定臺8、試樣成型器9構(gòu)成。其中活動臺6由支撐板10、連接板11、12、閥門13以及固定環(huán)14、15構(gòu)成；下端固定臺8上面有三個活動定位螺栓16；接收器7與沉降管之間由一墊圈17來形成密封；接收器主要由底座18、活動環(huán)19、墊片20以及密封圈21構(gòu)成；在活動環(huán)19上設(shè)置一排水口22，在底座18上設(shè)置一細(xì)小的排水孔23；試樣成型器9主要由下壓頭24、上壓頭25以及套筒26構(gòu)成。
具體實施方案實施例1共沉降儀形狀如圖1、2，整體框架1由不銹鋼制成。沉降管2、3由石英玻璃制成，其內(nèi)徑為45mm，沉降管2長500mm，沉降管3長800mm。活動臺由不銹鋼制成，連接板11和12的中心空心環(huán)的直徑為45mm，連接板上各有一圓形凹槽，其內(nèi)徑與沉降管2、3的管口外徑一致，為60mm。閥門13可以靈活來回拉動，閥門的厚度為3mm。固定環(huán)14、15主要用來固定沉降管2、3。下端固定臺8由黃銅制成，上面有三個活動定位螺栓16，固定臺的底板上也有三個螺栓。接收器7與沉降管3之間由一墊圈17來形成密封。接收器由黃銅制成，墊片20的直徑為32mm?；顒迎h(huán)9的內(nèi)徑為45mm，排水口22的內(nèi)徑為6mm，排水孔23的內(nèi)徑為2mm。試樣成型器9由不銹鋼制成，套筒26的內(nèi)徑為32mm，外徑為60mm，套筒下端有一鋒利的刀口。
權(quán)利要求1.一種制備連續(xù)梯度材料的共沉降儀，其特征在于該設(shè)備由整體框架1、沉降管2、3、上固定架4、定位環(huán)5、活動臺6、接收器7、下端固定臺8以及試樣成型器9組成，其中(1)沉降管2、3由石英玻璃、透明的耐有機溶劑腐蝕的玻璃鋼或樹脂制成，其長度及內(nèi)徑可以根據(jù)實驗的需要自由變化，兩沉降管之間由活動臺連接，并由閥門13分隔開；(2)上固定架4由兩塊可以活動的半圓環(huán)組成，用來固定沉降管2；(3)固定環(huán)5可以在支柱上自由移動，以此來調(diào)節(jié)活動臺的位置和平衡；(4)活動臺6由一塊支撐板10、兩塊連接板11、12、閥門13以及固定環(huán)14、15構(gòu)成，支撐板10四角各有一個小螺栓來固定整個活動臺，連接板上各有一圓形凹槽，其內(nèi)徑與沉降管2、3的管口外徑一致，閥門13可以靈活來回拉動，其厚度小于5mm，沉降管2、3用固定環(huán)14、15來固定；(5)接收器7主要由底座18、活動環(huán)19、墊片20以及密封圈21構(gòu)成；(6)下端固定臺8上面有三個活動定位螺栓16，用來調(diào)節(jié)接收器的水平位置，在其底板上也有三個螺栓，可調(diào)節(jié)接收器在豎直方向上的位置；(7)沿顆粒沉降方向設(shè)置兩個液體介質(zhì)排出口，一個排水口22位于沉積體上端一定高度處；另一個細(xì)小的排水孔23位于底座18上；(8)試樣成型器9由下壓頭24、上壓頭25以及套筒26構(gòu)成，套筒26的內(nèi)徑與試樣的直徑相同，外徑與接收器7中底座外環(huán)的內(nèi)徑相同，套筒下端有一鋒利的刀口；(9)沉降管、閥門以及顆粒沉積體接收裝置之間采用壓封方式連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共沉降儀，其特征在于沉降管的內(nèi)徑與連接板11和12的以及沉積體接收器7中活動環(huán)19的內(nèi)徑相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共沉降儀，其特征在于接收器7與沉降管之間由一墊圈17來形成密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共沉降儀，其特征在于墊片20為活動件，其直徑與所要制備的試樣直徑相同，但小于沉降管的內(nèi)徑。
專利摘要本實用新型涉及一種制備連續(xù)梯度材料的共沉降儀，主要由整體框架1、沉降管2、3、上固定架4、定位環(huán)5、活動臺6、接收器7、下端固定臺8以及試樣成型器9組成。采用此沉降儀，結(jié)合對顆粒的沉降規(guī)律的研究能夠?qū)崿F(xiàn)對任意組分連續(xù)的梯度材料進(jìn)行設(shè)計與制備。
文檔編號B01L99/00GK2596345SQ0228407
公開日2003年12月31日 申請日期2002年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月5日
發(fā)明者張聯(lián)盟, 楊中民, 沈強, 王傳彬, 田豐, 龔道仁 申請人:武漢理工大學(xué)