一种含有颗粒悬浮液的粉末冶金复合材料的制备装置的制作方法

本实用新型属于粉末冶金复合材料制备技术相关领域，更具体地，涉及一种含有颗粒悬浮液的粉末冶金复合材料的制备装置。

背景技术：

含油粉末冶金作为一种自润滑轴承材料，具有良好的金属特性和摩檫学特性，广泛应用于汽车、家电、计量仪表、工程机械等工业领域。同时，随着微纳米技术在摩檫学领域的迅速发展，在润滑油中添加微纳米颗粒以提高抗磨减磨效果的微纳米润滑技术得到了广泛的研究。将含油自润滑技术和纳米粒子技术结合起来制备复合材料成为了目前的研究趋势。

然而，颗粒的添加会使得悬浮液的粘度大大增加，并且颗粒浓度越高，所需的压力越高。外界加压技术是一项制备复合材料的有效技术，但是现有的制备复合材料的实验装置的功能比较单一，无法检测复合材料的制备过程，也无法进一步探测各个参数的相互耦合关系。在制备复合材料的过程中，渗流压力、渗流位移和渗流速度是影响材料品质的关键参数。渗流压力的大小决定了渗流位移和渗流速度的大小，直接决定了复合材料的制备时间；且渗流压力影响颗粒在复合材料中的浓度分布，决定了复合材料的品质。目前，由于粉末冶金为金属，且渗流速度较小，传统的渗流速度测量方法的灵敏度较低而不再适用。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种含有颗粒悬浮液的粉末冶金复合材料的制备装置，其基于含有颗粒悬浮液的粉末冶金复合材料的制备特点，针对含有颗粒悬浮液的粉末冶金复合材料的制备装置的部件及部件之间的联接关系进行了设计。所述制备装置采用加载缸的方式使含有颗粒的悬浮液进入粉末冶金材料中，避免了过多的空气进入到复合材料中，提高了复合材料的品质；采用磁滞伸缩位移传感器及压力传感器实时检测渗流位移、渗流速度及渗流压力，便于了解各个参数之间的耦合关系，掌握了复合材料在制备过程中的各个状态，提高了灵敏度，减小了制备时间。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种含有颗粒悬浮液的粉末冶金复合材料的制备装置，其包括压力加载机构、连接于所述压力加载机构的渗流机构及连接所述压力加载机构及所述渗流机构的数据采集组件，其特征在于：

所述压力加载机构包括加载缸，所述加载缸包括加载缸筒及活动地连接于所述加载缸筒的加载缸杆，所述加载缸筒开设有压缩腔及与所述压缩腔相连通的连接孔，所述加载缸杆部分的收容于所述收容腔内，其开设有螺纹孔；

所述渗流机构包括渗流结构及连接于所述渗流结构的量杯，所述渗流结构形成有渗流入口、与所述量杯相连通的渗流出口及用于收容粉末冶金材料的收容腔，所述收容腔与所述渗流入口及所述渗流出口均相连通，所述渗流入口与所述连接孔可隔断的相连通；所述渗流结构还开设有安装孔；

所述数据采集组件包括设置于所述螺纹孔的磁滞伸缩位移传感器、设置于所述安装孔的压力传感器、电性连接所述压力传感器及所述磁滞伸缩位移传感器的数据采集卡、以及连接于所述数据采集卡的计算机。

进一步的，所述加载缸为单作用液压缸。

进一步的，所述加载缸包括O型圈及加载缸盖；所述加载缸筒通过螺纹与所述加载缸盖相连接，所述加载缸盖与所述加载缸筒之间通过所述O型圈进行密封。

进一步的，所述加载缸盖开设有与所述压缩腔相连通的导向孔，所述导向孔用于供所述加载缸杆穿过并为所述加载缸杆沿所述压缩腔的长度方向的移动提供导向。

进一步的，所述压力加载机构包括油箱、泵、溢流阀、压力表、第一截止阀及反应釜，所述油箱、所述泵、所述加载缸、所述第一截止阀及所述反应釜依次通过管道相连接；所述溢流阀及所述压力表连接于所述油箱与所述加载缸之间的管道上；所述泵与所述压缩腔相连通，所述第一截止阀通过开启或者关闭使所述反应釜与所述压缩腔相连通或者相隔断。

进一步的，所述渗流机构包括连接所述连接孔及所述渗流入口的第二截止阀，所述第二截止阀通过开启或者关闭使所述渗流入口与所述压缩腔相连通或者相隔断。

进一步的，所述渗流机构包括上盖板、下盖板及连接所述上盖板及所述下盖板的螺栓，所述收容腔是由所述上盖板及所述下盖板共同形成的。

进一步的，所述粉末冶金材料的一半位于所述上盖板，另一半位于所述下盖板。

进一步的，所述粉末冶金材料与所述上盖板之间、所述下盖板与所述粉末冶金材料之间、以及所述上盖板与所述下盖板之间均设置有O型密封圈以进行密封。

进一步的，所述加载缸杆的外周上设置有格来圈及两个耐磨环，所述格来圈及所述耐磨环均位于所述压缩腔内。

通过本实用新型所构思的以上技术方案，与现有技术相比，本实用新型提供的含有颗粒悬浮液的粉末冶金复合材料的制备装置，其采用加载缸的方式使含有颗粒的悬浮液进入粉末冶金材料中，避免了过多的空气进入到复合材料中，提高了复合材料的品质；采用磁滞伸缩位移传感器及压力传感器实时检测渗流位移、渗流速度及渗流压力，便于了解各个参数之间的耦合关系，掌握了复合材料在制备过程中的各个状态，提高了灵敏度，减小了制备时间。

附图说明

图1是本实用新型较佳实施方式提供的含有颗粒悬浮液的粉末冶金复合材料的制备装置的整体示意图。

图2是图1中的含有颗粒悬浮液的粉末冶金复合材料的制备装置的加载缸的剖视图。

图3是图1中的含有颗粒悬浮液的粉末冶金复合材料的制备装置的渗流结构的剖视图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-油箱，2-泵，3-溢流阀，4-压力表，5-加载缸，61-第一截止阀，62-第二截止阀，63-第三截止阀，7-反应釜，8-磁滞伸缩位移传感器，9-计算机，10-压力传感器，11-渗流结构，12-粉末冶金材料，13-量杯，14-加载缸筒，15-格来圈，16-耐磨环，17-加载杠杆，18-斯特封，19-O型圈，20-加载缸盖，21-防尘圈，22-螺纹孔，23-上盖板，24-安装孔，25-渗流入口，26-螺栓，27-下盖板，28-渗流出口。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1至图3，本发明较佳实施方式提供的含有颗粒悬浮液的粉末冶金复合材料的制备装置，其可以监测复合材料制备过程中的关键参数(渗流压力、渗流位移和渗流速度)的变化，便于了解各个参数的关系，掌握复合材料制备过程中的各个状态及颗粒在复合材料中的分布规律，以提高复合材料的品质，减小制备时间。

所述制备装置包括压力加载机构、连接于所述压力加载机构的渗流机构及连接所述压力加载机构及所述渗流机构的数据采集组件。所述压力加载机构包括油箱1、泵2、溢流阀3、压力表4、加载缸5、第一截止阀61及反应釜7，所述油箱1、所述泵2、所述加载缸5、所述第一截止阀61及所述反应釜7依次通过管道相连接。所述溢流阀3及所述压力表4连接于所述油箱1与所述加载缸5之间的管道上。

所述泵2用于为所述制备装置提供动力；所述溢流阀3用于将管路内的油液的压力控制为恒定值，以实现恒压加载；所述压力表4用于监测恒压加载的压力值；所述反应釜7用于将含有颗粒的悬浮液搅拌均匀后输送到所述加载缸5内；所述加载缸5由所述泵2驱动以将所述悬浮液压入所述渗流结构内；所述第一截止阀61用于控制所述加载缸5与所述反应釜7之间管路的连通或者断开。

本实施方式中，所述加载缸5为单作用液压缸。所述加载缸5包括加载缸筒14、格来圈15、耐磨环16、加载缸杆17、斯特封18、O型圈19、加载缸盖20及防尘圈21。所述加载缸筒14依靠螺纹与所述加载缸盖20相连接，所述加载缸盖20与所述加载缸筒14之间通过所述O型圈19进行密封，所述O型圈19位于所述加载缸盖20的端面与所述加载缸筒14的端面之间。所述加载缸筒14开设有压缩腔，所述压缩腔用于收容所述加载缸杆17及来自所述泵2的油液，所述加载缸杆17能够沿所述压缩腔的长度方向做往复活塞运动。所述加载缸盖20开设有与所述压缩腔相连通的导向孔，所述导向孔用于供所述加载缸杆17穿过并为所述加载缸杆17的移动提供导向作用。本实施方式中，所述加载缸筒14的一侧还开设有连接孔，所述加载缸筒14通过所述连接孔连接于所述渗流机构。

所述加载缸杆17基本呈T型，其包括收容在所述压缩腔内的活动端及穿过所述导向孔的连接端，所述活动端与所述连接端相背设置。所述活动端的外周上设置有所述格来圈15及两个所述耐磨环16，所述格来圈15位于对应的两个所述耐磨环17之间。所述格来圈15用于密封以防止所述加载缸5无杆腔内的油液进入到所述悬浮液内，污染所述悬浮液。所述耐磨环16用于防止所述加载杠杆17与所述加载缸筒14之间直接接触，以保护所述格来圈15。所述连接端开设有螺纹孔22，所述连接端通过所述螺纹孔22连接于所述数据采集组件，使所述压力加载机构与所述数据采集组件相连接。

所述导向孔的内壁上设置有两个所述斯特封18，所述斯特封18用于防止所述悬浮液泄露到大气中。所述导向孔的内壁上还设置有两个所述耐磨环16，两个所述耐磨环16用于防止所述加载缸盖20与所述加载缸筒14直接接触以保护所述斯特封18。所述导向孔远离所述压缩腔的一端设置有防尘圈21，所述防尘圈21用于防止空气进入所述悬浮液。

所述渗流机构包括渗流结构11、与所述渗流结构11相连接的量杯13、设置于所述渗流结构11的压力传感器10、连接所述渗流结构11及所述加载缸5的连接孔的第二截止阀62及连接于所述渗流结构11的第三截止阀63，所述第三截止阀63连接于容器。所述压力传感器10设置于所述渗流结构11的渗流入口25，其用于测量所述渗流入口25处的渗流压力。本实施方式中，所述压力传感器10电性连接于所述数据采集组件。可以理解，在其他实施方式中，所述渗流机构可以不包括所述压力传感器10，所述压力传感器10包含于所述数据采集组件。

所述渗流结构11包括上盖板23、下盖板27及连接所述上盖板23及所述下盖板27的螺栓26。所述上盖板23开设有所述渗流入口25及与所述渗流入口25相连通的安装孔24，所述安装孔24用于收容所述压力传感器10。所述下盖板27形成有渗流出口28，所述渗流出口28与所述量杯13相连通。所述上盖板23及所述下盖板27共同形成有与所述渗流入口25及所述渗流出口28均相连通的收容腔，所述收容腔用于收容粉末冶金材料12。本实施方式中，所述粉末冶金材料12的一半位于所述上盖板23内，另一半位于所述下盖板27内。所述粉末冶金材料12与所述上盖板23之间、所述下盖板27与所述粉末冶金材料12之间、以及所述上盖板23与所述下盖板27之间均采用所述O型密封圈19进行密封。

所述数据采集组件包括磁滞伸缩位移传感器8、数据采集卡及计算机9，所述磁滞伸缩位移传感器8连接所述技数据采集卡及所述加载缸5，所述磁滞伸缩位移传感器8的一端设置在所述螺纹孔22内。本实施方式中，所述磁滞伸缩位移传感器8用于测量复合材料制备过程中的渗流位移及渗流速度。所述数据采集卡连接所述计算机9及所述压力传感器10，其用于采集所述压力传感器10测量到的渗流压力及所述磁滞伸缩位移传感器8测量到的渗流位移与渗流速度。

所述制备装置工作时，首先，启动所述反应釜7，使颗粒在油液中分散均匀以得到搅拌均匀的含有颗粒的悬浮液；打开所述第一截止阀61、所述第二截止阀62及所述第三截止阀63，以使所述悬浮液充满所述加载缸5及与所述加载缸5相连通的管路中；之后，关闭所述第一截止阀61、所述第二截止阀62及所述第三截止阀63，完全打开所述溢流阀3，并启动所述泵2，观察所述压力表4的读数，调节所述溢流阀3使所述压力表4的读数至一定值(即保证预定的渗流压力)，停止所述泵2；随之，打开所述第二截止阀62，启动所述泵2，通过改变所述泵2的流量来改变所述压力传感器10感测到的压力，所述加载缸杆17在油液的压力作用下开始向上移动，进而驱动所述悬浮液渗入所述粉末冶金材料12中，根据所述磁滞伸缩位移传感器8测量的所述加载缸杆17的位移x和速度v，即可确定复合材料制备过程中的渗流位移和渗流速度，同时，所述数据采集卡实时采集所述压力传感器10测量到的压力和所述磁滞伸缩位移传感器8测量到的位移x，并将采集到的数据传输到所述计算机9，所述计算机9将接收到的数据进行显示；接着，一段时间之后，所述渗流出口28开始有所述悬浮液开始流出，每隔预定时间测量流出的所述悬浮液的质量和颗粒浓度，并结合渗流压力、渗流位移及渗流速度，综合判断复合材料的品质；最后，当复合材料的品质达到要求时，打开所述第三截止阀63，直至所述加载缸5和管路中的悬浮液完全流出，关闭所述泵2、所述第二截止阀62及所述第三截止阀63，结束实验。

本实用新型提供的含有颗粒悬浮液的粉末冶金复合材料的制备装置，其采用加载缸的方式使含有颗粒的悬浮液进入粉末冶金材料中，避免了过多的空气进入到复合材料中，提高了复合材料的品质；采用磁滞伸缩位移传感器及压力传感器实时检测渗流位移、渗流速度及渗流压力，便于了解各个参数之间的耦合关系，掌握了复合材料在制备过程中的各个状态，提高了灵敏度，减小了制备时间。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。