专利名称：一种制备连续梯度材料的共沉降仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种制备连续梯度材料的共沉降设备，以实现利用异相颗粒共沉降对具有任意指定结构的梯度材料进行制备。
背景技术：
梯度材料(Functionally Graded Materials简称FGMs)制备技术的发展水平是梯度材料应用和发展的关键。目前，梯度材料的结构控制多是采用叠层的粉末冶金方法，这种叠层方式由于没有真正消除材料层与层之间的内部界面，因此无论从制备工艺本身的可操作性上，还是从热应力缓和的程度上都存在着很大的缺憾。因此制备组分连续变化的梯度材料已成为梯度材料发展的一个必然选择。
经过多年的研究发展，科研工作者已发展了多种制备组分连续的梯度材料的方法，其中多数以制备梯度薄膜材料为主。近些年来，为了适应梯度材料应用和发展的要求，一些科研工作者开始致力于开发制备组分连续的具有三维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适用材料体系范围广，工艺控制较为简单，费用低廉和实验手段灵活等特点，使其在梯度材料制备技术中脱颖而出，成为最有希望制备大型构件的方法。
用共沉降法制备组分连续的梯度材料的过程可分为两部分，即先通过异相颗粒的共沉降形成组分连续的颗粒沉积体，再利用已有的致密化手段对颗粒沉积体进行致密化。其中组分连续的颗粒沉积体的形成是共沉降法制备梯度材料成功与否的关键，而在此关键过程中颗粒沉降所依赖的沉降设备更是不可缺少的基本技术条件。
发明内容
沉降仪主要由整体框架、两根沉降管、上固定架、定位环、活动台、接收器、下端固定台以及试样成型器组成。其中整体框架由不易变形的金属材料制成；两根沉降管可以由石英玻璃，也可以由透明的耐有机溶剂腐蚀的玻璃钢或树脂制成，以便可用眼睛观察或仪器测定颗粒在管内的沉降状态，其长度及内径可以根据实验的需要自由变化。上固定架由两块可以活动的半圆环组成，起到固定沉降管上端的作用。4个活动定位环可以在支柱上上下移动，以此来控制水平台的高度和调节平衡。活动台主要由一块支撑板、两块连接板、阀门以及固定环、构成，支撑板四角各有一个小螺栓，用来固定整个活动台，连接板和的中心空心环的直径和沉降管的内径一致，连接板上各有一圆形凹槽，其内径与两根沉降管的管口外径一致，阀门可以灵活来回拉动，其厚度应小于5mm，固定环主要用来固定沉降管。下端固定台上面有三个活动定位螺栓，用来调节接收器的水平位置，在固定台的底板上也有三个螺栓，用来调节接收器在竖直方向上的位置。接收器与沉降管之间由一垫圈来形成密封。接收器主要由底座、活动环、垫片以及密封圈构成，底座正中央有一螺栓，可以把垫片和沉积体顶出，活动环的内径与沉降管的内径相同，但为了避免沉降管壁对沉积体结构的影响，取出试样的直径要小于沉降管的内径。本发明中垫片的直径同试样的直径相同。在活动环上距离沉积体上端一定高度处设置一排水口，对于滞留在沉降管内部的液体介质，通过渗流的方式排出，在底座上设置一细小的排水孔，沉积体上端残留的液体介质渗过沉积体后经第二排出口排出到沉降管外。试样成型器主要由下压头、上压头以及套筒构成，套筒的内径与试样的直径相同，外径与接收器中底座外环的内径相同，套筒下端有一锋利的刀口，当沉降完成后，取下活动环，将套筒套进底座里，在顶出垫片下端的螺栓就可以把试样转移到试样成型器中。
本设备中沉降管、阀门以及沉积体接收器之间的连接均采用压封的方式。
采用此沉降仪，结合对颗粒的沉降规律的研究能够实现对任意组分连续的梯度材料进行设计与制备。
图1制备连续梯度材料的共沉降仪结构图。
图2制备连续梯度材料的共沉降仪立体图。
在附图1、2中，共沉降仪主要由整体框架1、沉降管2、3、上固定架4、定位环5、活动台6、接收器7、下端固定台8、试样成型器9构成。其中活动台6由支撑板10、连接板11、12、阀门13以及固定环14、15构成；下端固定台8上面有三个活动定位螺栓16；接收器7与沉降管之间由一垫圈17来形成密封；接收器主要由底座18、活动环19、垫片20以及密封圈21构成；在活动环19上设置一排水口22，在底座18上设置一细小的排水孔23；试样成型器9主要由下压头24、上压头25以及套筒26构成。
具体实施方案实施例1共沉降仪形状如图1、2，整体框架1由不锈钢制成。沉降管2、3由石英玻璃制成，其内径为45mm，沉降管2长500mm，沉降管3长800mm。活动台由不锈钢制成，连接板11和12的中心空心环的直径为45mm，连接板上各有一圆形凹槽，其内径与沉降管2、3的管口外径一致，为60mm。阀门13可以灵活来回拉动，阀门的厚度为3mm。固定环14、15主要用来固定沉降管2、3。下端固定台8由黄铜制成，上面有三个活动定位螺栓16，固定台的底板上也有三个螺栓。接收器7与沉降管3之间由一垫圈17来形成密封。接收器由黄铜制成，垫片20的直径为32mm。活动环9的内径为45mm，排水口22的内径为6mm，排水孔23的内径为2mm。试样成型器9由不锈钢制成，套筒26的内径为32mm，外径为60mm，套筒下端有一锋利的刀口。
权利要求1.一种制备连续梯度材料的共沉降仪，其特征在于该设备由整体框架1、沉降管2、3、上固定架4、定位环5、活动台6、接收器7、下端固定台8以及试样成型器9组成，其中(1)沉降管2、3由石英玻璃、透明的耐有机溶剂腐蚀的玻璃钢或树脂制成，其长度及内径可以根据实验的需要自由变化，两沉降管之间由活动台连接，并由阀门13分隔开；(2)上固定架4由两块可以活动的半圆环组成，用来固定沉降管2；(3)固定环5可以在支柱上自由移动，以此来调节活动台的位置和平衡；(4)活动台6由一块支撑板10、两块连接板11、12、阀门13以及固定环14、15构成，支撑板10四角各有一个小螺栓来固定整个活动台，连接板上各有一圆形凹槽，其内径与沉降管2、3的管口外径一致，阀门13可以灵活来回拉动，其厚度小于5mm，沉降管2、3用固定环14、15来固定；(5)接收器7主要由底座18、活动环19、垫片20以及密封圈21构成；(6)下端固定台8上面有三个活动定位螺栓16，用来调节接收器的水平位置，在其底板上也有三个螺栓，可调节接收器在竖直方向上的位置；(7)沿颗粒沉降方向设置两个液体介质排出口，一个排水口22位于沉积体上端一定高度处；另一个细小的排水孔23位于底座18上；(8)试样成型器9由下压头24、上压头25以及套筒26构成，套筒26的内径与试样的直径相同，外径与接收器7中底座外环的内径相同，套筒下端有一锋利的刀口；(9)沉降管、阀门以及颗粒沉积体接收装置之间采用压封方式连接。
2.根据权利要求1所述的共沉降仪，其特征在于沉降管的内径与连接板11和12的以及沉积体接收器7中活动环19的内径相同。
3.根据权利要求1所述的共沉降仪，其特征在于接收器7与沉降管之间由一垫圈17来形成密封。
4.根据权利要求1所述的共沉降仪，其特征在于垫片20为活动件，其直径与所要制备的试样直径相同，但小于沉降管的内径。
专利摘要本实用新型涉及一种制备连续梯度材料的共沉降仪，主要由整体框架1、沉降管2、3、上固定架4、定位环5、活动台6、接收器7、下端固定台8以及试样成型器9组成。采用此沉降仪，结合对颗粒的沉降规律的研究能够实现对任意组分连续的梯度材料进行设计与制备。
文档编号B01L99/00GK2596345SQ0228407
公开日2003年12月31日 申请日期2002年11月5日 优先权日2002年11月5日
发明者张联盟, 杨中民, 沈强, 王传彬, 田丰, 龚道仁 申请人:武汉理工大学