权利要求
1.一种高通量
粉末冶金制备装置，其特征在于，包括：配粉与混粉系统、多通道压制成型单元、烧结锻造一体化炉、在线力学测试系统，其中，
所述配粉与混粉系统，用于对各种金属粉末按照预设比例均匀配比与混合;
所述多通道压制成型单元，用于将所述配粉与混粉系统混合的金属粉末压制成生坯;
所述烧结锻造一体化炉;用于将所述多通道压制成型单元压制成的生坯进行烧结锻造形成高通量金属粉末样品;
所述在线力学测试系统，用于对所述金属粉末样品进行在线力学性能测试。
2.如权利要求1所述的高通量粉末冶金制备装置，其特征在于，
所述配粉与混粉系统包括智能配粉装置、混粉装置以及接收装置，其中，
所述智能配粉装置，用于按照预设比例对各种金属粉末进行智能配粉;
所述混粉装置，用于对所述智能配粉装置完成的各种金属粉末配料进行均匀混合;
所述接收装置，用于接收所述混粉装置混合均匀的各种金属粉末。
3.如权利要求2所述的高通量粉末冶金制备装置，其特征在于，
所述智能配粉装置包括智控中心、若干原料粉仓以及送料装置;其中，
所述智控中心，用于智能控制所述配粉与混粉系统、所述多通道压制成型单元、所述烧结锻造一体化炉以及所述在线力学测试系统;
所述原料粉仓，用于分别存储不同的金属粉末;
所述送料装置采用螺杆式机械送料装置，用于将所述原料粉仓中的金属粉末按照预设比例传输至所述混粉装置。
4.如权利要求3所述的高通量粉末冶金制备装置，其特征在于，
所述混粉装置包括上混粉仓;其中，
所述送料装置的一端与所述原料粉仓相连接，另一端与所述上混粉仓相连接;
在所述上混粉仓上设置有上仓门和下仓门，所述上混粉仓通过所述上仓门接收各个原料粉仓的金属粉末，并且通过所述下仓门将混合后的金属粉末输送至各个下混粉仓;
在所述上混粉仓的顶部开设有用于圆孔，通过所述圆孔输入压缩气体或插入超声杆，所所述上混粉仓通过所述超声杆对各金属粉末进行混合。
5.如权利要求4所述的高通量粉末冶金制备装置，其特征在于，
所述混粉装置还包括若干下混粉仓，其中，在所述上混粉仓下方设置有水平转轴、所述下混粉仓设置在所述水平转轴上;其中，
所述水平转轴带动所述下混粉仓运动至所述上混粉仓的对应的位置，所述下混粉仓用于接收通过所述压缩气体从所述上混粉仓吹入混合后的金属粉末，并对接收的金属粉末再次混合。
6.如权利要求5所述的高通量粉末冶金制备装置，其特征在于，
所述混粉装置还包括接收装置，所述接收装置包括传送带和设置在所述传送带上的若干包套，所述包套接收对应的圆筒型混粉单元中混合后的金属粉末。
7.如权利要求6所述的高通量粉末冶金制备装置，其特征在于，
所述多通道压制成型单元包括多个压制通道、与每个压制通道对应配置的动力设备;其中，
所述多个压制通道采用矩阵式排列方式，在每个压制通道内设置有相应的压制模具，所述压制模具用于压制所述包套中的金属粉末;
所述压制模具包括压制凸模和压制凹模，在所述压制凸模上设置有应变片式压力传感器，所述应变片式压力传感器用于检测压制金属粉末的挤压压力，并与所述智控中心电连接;
所述动力设备采用液压缸或者气动缸，通过动力设备对相应的压制通道内的压制模具施加作用力。
8.如权利要求6所述的高通量粉末冶金制备装置，其特征在于，
所述烧结锻造一体化炉包括炉体、设置在所述炉体内的加热系统和锻造装置、气氛控制系统;其中，
所述加热系统包括设置所述炉体的内部的加热元件、用于检测所述炉体内部的温度的温度传感器，通过所述智控中心控制所述加热元件的加热温度;
所述锻造装置包括锻造平台、与所述锻造平台对应设置的锻造模具、设置在所述锻造平台的冷却水道、用于传送所述锻造平台的传输装置，其中，
所述锻造平台用于放置所述多通道压制成型单元压制成型的生坯;
所述传输装置包括垂直传送带和水平传送带，所述垂直传送带用于将放置有所述生坯的锻造平台进行垂直传送，所述水平传送带用于将放置有所述生坯的锻造平台传送至所述锻造模具;
所述气氛控制系统，用于控制所述炉体内的在烧结过程中保护气氛的气体流量、气体压力。
9.如权利要求8所述的高通量粉末冶金制备装置，其特征在于，
所述在线力学测试系统包括小型拉伸机和信息传输模块，其中，
所述小型拉伸机，用于对所述烧结锻造后的样品进行力学性能测试;
所述信息传输模块，用于将所述小型拉伸机测试得到的力学性能数据传输至所述智控中心。
10.一种高通量粉末冶金制备方法，其特征在于，采用权利要求1-9中任一项所述的高通量粉末冶金制备装置制备高通量粉末的方法，所述方法包括：
通过配粉与混粉系统将各种金属粉末按照预设比例进行配粉并均匀混合;
通过多通道压制成型单元将混合均匀的金属粉末压制成生坯;
通过烧结锻造一体化炉对所述生坯进行烧结锻造生成金属粉末样品;
通过在线力学测试系统对所述高通量金属粉末样品进行力学性能测试;
将所述力学性能测试数据、压制生坯及锻造烧结过程中的参数反馈到智控中心进行数据处理;
通过对测试数据、参数及工艺过程的迭代更新，获取高通量金属粉末。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及粉末冶金技术领域，更为具体地，涉及一种高通量粉末冶金制备装置及方法。
背景技术
[0002]粉末冶金技术因其优异的成形性和生产效率高的特点，在材料领域得到了广泛应用。随着工业领域的快速更迭，对高性能
粉末冶金材料的开发提出了更高效、更精准的要求。近年来，高通量制备技术在材料研发领域得到了广泛关注。
[0003]然而，现存的粉末冶金材料开发技术流程分散，各道工序依靠多台独立的设备，样品需要人工转移，耗时长且易引入误差和污染。此外，各流程的数据分散存储和处理导致工艺-性能数据之间的割裂，难以建立精准的“成分-工艺-性能”的映射，大大降低了数据驱动优化合金成分和工艺的精准度。上述缺点导致
新材料研发周期长，成本高，难以满足航空航天、新能源等领域对材料快速迭代的需求。因此，亟需一种全流程集成化、高通量并行处理且数据智能驱动的一体装置，以突破传统开发模式的桎梏。
发明内容
[0004]鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种高通量粉末冶金制备装置及方法，以解决现有冶金粉末制备周期长、成本高，难以满足各个领域对材料快速迭代的需求等问题。
[0005]本发明提供一种高通量粉末冶金制备装置，包括：配粉与混粉系统、多通道压制成型单元、烧结锻造一体化炉、在线力学测试系统，其中，
[0006]所述配粉与混粉系统，用于对各种金属粉末按照预设比例均匀配比与混合;
[0007]所述多通道压制成型单元，用于将所述配粉与混粉系统混合的金属粉末压制成生坯;
[0008]所述烧结锻造一体化炉;用于将所述多通道压制成型单元压制成的生坯进行烧结锻造形成高通量金属粉末样品;
[0009]所述在线力学测试系统，用于对所述金属粉末样品进行在线力学性能测试。
[0010]优选地，所述配粉与混粉系统包括智能配粉装置、混粉装置以及接收装置，其中，
[0011]所述智能配粉装置，用于按照预设比例对各种金属粉末进行智能配粉;
[0012]所述混粉装置，用于对所述智能配粉装置完成的各种金属粉末配料进行均匀混合;
[0013]所述接收装置，用于接收所述混粉装置混合均匀的各种金属粉末。
[0014]优选地，所述智能配粉装置包括智控中心、若干原料粉仓以及螺杆式机械送料装置;其中，
[0015]所述智控中心，用于智能控制所述配粉与混粉系统、所述多通道压制成型单元、所述烧结锻造一体化炉以及所述在线力学测试系统;
[0016]所述原料粉仓，用于分别存储不同的金属粉末;
[0017]所述送料装置采用螺杆式机械送料装置，用于将所述原料粉仓中的金属粉末按照预设比例传输至所述混粉装置。
[0018]优选地，所述混粉装置包括上混粉仓;其中，
[0019]所述送料装置的一端与所述原料粉仓相连接，另一端与所述上混粉仓相连接;
[0020]在所述上混粉仓上设置有上仓门和下仓门，所述上混粉仓通过所述上仓门接收各个原料粉仓的金属粉末，并且通过所述下仓门将混合后的金属粉末输送至各个下混粉仓;
[0021]在所述上混粉仓的顶部开设有用于圆孔，通过所述圆孔输入压缩气体或插入超声杆，所所述上混粉仓通过所述超声杆对各金属粉末进行混合。
[0022]优选地，所述混粉装置还包括若干下混粉仓，其中，在所述上混粉仓下方设置有水平转轴、所述下混粉仓设置在所述水平转轴上;其中，
[0023]所述水平转轴带动所述下混粉仓运动至所述上混粉仓的对应的位置，所述下混粉仓用于接收通过所述压缩气体从所述上混粉仓吹入混合后的金属粉末，并对接收的金属粉末再次混合。
[0024]优选地，所述混粉装置还包括接收装置，所述接收装置包括传送带和设置在所述传送带上的若干包套，所述包套接收对应的圆筒型混粉单元中混合后的金属粉末。
[0025]优选地，所述多通道压制成型单元包括多个压制通道、与每个压制通道对应配置的动力设备;其中，
[0026]所述多个压制通道采用矩阵式排列方式，在每个压制通道内设置有相应的压制模具，所述压制模具用于压制所述包套中的金属粉末;
[0027]所述压制模具包括压制凸模和压制凹模，在所述压制凸模上设置有应变片式压力传感器，所述应变片式压力传感器用于检测压制金属粉末的挤压压力，并与所述智控中心电连接;
[0028]所述动力设备采用液压缸或者气动缸，通过动力设备对相应的压制通道内的压制模具施加作用力。
[0029]优选地，所述烧结锻造一体化炉包括炉体、设置在所述炉体内的加热系统和锻造装置、气氛控制系统;其中，
[0030]所述加热系统包括设置所述炉体的内部的加热元件、用于检测所述炉体内部的温度的温度传感器，通过所述智能温控中心控制所述加热元件的加热温度;
[0031]所述锻造装置包括锻造平台、与所述锻造平台对应设置的锻造模具、设置在所述锻造平台的冷却水道、用于传送所述锻造平台的传输装置，其中，
[0032]所述锻造平台用于放置所述多通道压制成型单元压制成型的生坯;
[0033]所述传输装置包括垂直传送带和水平传送带，所述垂直传送带用于将放置有所述生坯的锻造平台进行垂直传送，所述水平传送带用于将放置有所述生坯的锻造平台传送至所述锻造模具;
[0034]所述气氛控制系统，用于控制所述炉体内的在烧结过程中保护气氛的气体流量、气体压力。
[0035]优选地，所述在线力学测试系统包括小型拉伸机和信息传输模块，其中，
[0036]所述小型拉伸机，用于对所述烧结锻造后的样品进行力学性能测试;
[0037]所述信息传输模块，用于将所述小型拉伸机测试得到的力学性能数据传输至所述智控中心。
[0038]本发明还提供一种高通量粉末冶金制备方法，采用上述高通量粉末冶金制备装置制备高通量粉末的方法，所述方法包括：
[0039]通过配粉与混粉系统将各种金属粉末按照预设比例进行配粉并均匀混合;
[0040]通过多通道压制成型单元将混合均匀的金属粉末压制成生坯;
[0041]通过烧结锻造一体化炉对所述生坯进行烧结锻造生成金属粉末样品;
[0042]通过在线力学测试系统对所述高通量金属粉末样品进行力学性能测试;
[0043]将所述力学性能测试数据、压制生坯及锻造烧结过程中的参数反馈到智控中心进行数据处理;
[0044]通过对测试数据、参数以及工艺过程的迭代更新，获取高通量金属粉末。
[0045]从上面的技术方案可知，本发明提供的高通量粉末冶金制备装置及方法，将配粉与混粉、压制成型、烧结锻造、力学性能数据测试集成在一个工艺流程中，并通过机械臂或传送带在各个模块中自动流转，将研发周期从传统的数周甚至数月缩短至28-48小时，使得效率提升10倍以上。此外，本发明中各个系统或模块中通过传感器试试测试压力、温度等工艺参数，从而避免了人工记录的误差，构建准确的数据库，为高性能粉末冶金材料提供了一种“快速设计-制备-验证-迭代”的一站式解决方案。
[0046]为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
[0047]通过参考以下结合附图的说明的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
[0048]图1为根据本发明实施例的配粉与混粉系统结构示意图;
[0049]图2为根据本发明实施例的多通道压制成型单元结构示意图;
[0050]图3为根据本发明实施例的烧结锻造一体化炉结构示意图;
[0051]图4为根据本发明实施例的在线力学测试系统结构示意图。
[0052]其中，1-1、原料粉仓;1-2、送料装置;1-3、上混粉仓;1-4、智控中心;1-5、下混粉仓;1-6、圆孔;1-7、包套;1-8、传送带;
[0053]2-1、压制凸模;2-2、压制凹模;2-3、压力传感器;
[0054]3-1、炉体;3-2、生坯;3-3、垂直传送带;3-4、水平传送带;3-5、锻造凹模;3-6、锻造凸模;3-7、工艺控制器;
[0055]4-1、小型拉伸机。
[0056]在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
[0057]在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。
[0058]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0059]针对前述提出的现有冶金粉末制备周期长、成本高，难以满足各个领域对材料快速迭代的需求等问题，本发明提出了一种高通量粉末冶金制备装置及方法。
[0060]以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
[0061]为了说明本发明提供的高通量粉末冶金制备装置，图1至图4从不同角度的实施例示出了高通量粉末冶金制备装置的具体结构。具体地，图1示出了根据本发明实施例的配粉与混粉系统结构;图2示出了根据本发明实施例的多通道压制成型单元结构;图3示出了根据本发明实施例的烧结锻造一体化炉结构;图4示出了根据本发明实施例的在线力学测试系统结构。
[0062]如图1至图4共同所示，本发明提供的高通量粉末冶金制备装置，包括：配粉与混粉系统、多通道压制成型单元、烧结锻造一体化炉、在线力学测试系统，以及机械臂，配粉与混粉系统，用于对各种金属粉末按照预设比例均匀配比与混合;多通道压制成型单元，用于将配粉与混粉系统混合的金属粉末压制成生坯;烧结锻造一体化炉;用于将多通道压制成型单元压制成的生坯进行烧结锻造形成高通量金属粉末样品;在线力学测试系统，用于对金属粉末样品进行在线力学性能测试;在配粉与混粉系统、多通道压制成型单元、烧结锻造一体化炉、在线力学测试系统之间的样品通过机械臂进行流转。
[0063]在本发明中，在进行金属粉末冶金时，通过配粉与混粉系统中的智控中心，控制螺杆式机械送料装置将不同配比的金属粉末送入上混粉仓，进行第一次混粉;混粉结束后打开上混粉仓的下仓门，将粉末吹入下方水平转轴上的下混粉仓。随后打开上混粉仓的上仓门，从原料粉仓中输入金属粉末进行下一成分混粉。水平转轴上的旋转的若干下混粉仓依次接收上混粉仓的粉末再次混粉，以保证粉末均匀。随后将下混粉仓的混合后的粉末依次输出到传送带上不同包套中。随后通过机械臂将包套及粉末依次送入多通道压制成型单元，通过智控中心控制多通道压制成型单元中的压制模具中的压制挤压压力和保压时间。压制成型的生坯被送入烧结锻造一体化炉内，智控中心控制炉内气氛以及烧结参数，随后冷却至锻造温度进行热锻。最终样品被送入在线力学测试系统，获取样品力学性能数据并实时更新至智控中心，进行成分和工艺的及时更新和迭代。
[0064]在图1所示的实施例中，配粉与混粉系统包括智能配粉装置、混粉装置以及接收装置，其中，智能配粉装置，用于按照预设比例对各种金属粉末进行智能配粉;混粉装置，用于对智能配粉装置完成的各种金属粉末配料进行均匀混合;接收装置，用于接收所述混粉装置混合均匀的各种金属粉末。
[0065]其中，智能配粉装置包括智控中心1-4、若干原料粉仓1-1以及螺杆式机械送料装置1-2;其中，智控中心1-4，用于智能控制配粉与混粉系统、多通道压制成型单元、烧结锻造一体化炉以及在线力学测试系统;原料粉仓1-1，用于分别存储不同的金属粉末;送料装置1-2采用螺杆式机械送料装置，用于将原料粉仓1-1中的金属粉末按照预设比例传输至混粉装置。
[0066]其中，混粉装置包括上混粉仓1-3和下混粉仓1-5;其中，送料装置1-2的一端与原料粉仓1-1相连接，另一端与上混粉仓1-3相连接;在上混粉仓1-3上设置有上仓门和下仓门，上混粉仓1-3通过上仓门接收各个原料粉仓1-1的金属粉末，并且通过下仓门将混合后的金属粉末输送至各个下混粉仓1-5;在上混粉仓1-3的顶部开设有用于圆孔1-6，通过圆孔1-6输入压缩气体或插入超声杆，上混粉仓1-3通过超声杆对各金属粉末进行混合。下混粉仓1-5包括位于上混粉仓下方的水平转轴、设置在水平转轴上的圆筒型混粉单元;其中，水平转轴带动圆筒型混粉单元运动至上混粉仓1-3的对应的位置，圆筒型混粉单元用于接收通过压缩气体从上混粉仓1-3吹入混合后的金属粉末，并对接收的金属粉末再次混合。
[0067]其中，接收装置包括传送带1-8和设置在传送带1-8上的若干包套1-7，包套1-7接收对应的圆筒型混粉单元中混合后的金属粉末。
[0068]在配粉与混粉系统中，配粉与混粉系统由智控中心1-4控制，首先控制螺杆式机械送料装置1-2将不同原粉料仓1-1中的粉末按照配比送入上混粉仓1-3，进行短暂的第一次气动或超声混粉。混粉结束后打开上混粉仓1-3的下仓门，将粉末吹入下方水平转轴连接的下混粉仓1-5。随后关闭上混粉仓1-3的下仓门，打开上混粉仓1-3的上仓门，螺杆式机械送料装置1-2送入粉末进行下一成分混粉。水平转轴连接的旋转的若干下混粉仓1-5依次接收上混粉仓的粉末再次混粉，保证粉末均匀。随后将粉末依次输出到传送带1-8上不同包套1-7中。
[0069]在图2所示的实施例中，多通道压制成型单元包括多个压制通道、与每个压制通道对应配置的动力设备;其中，多个压制通道采用矩阵式排列方式，在每个压制通道内设置有相应的压制模具，压制模具用于压制包套中的金属粉末;压制模具包括压制凸模2-1和压制凹模2-2，在压制凸模2-1上设置有压力传感器2-3，压力传感器采用应变式压力传感器，压力传感器2-3用于检测压制金属粉末的挤压压力，并与智控中心电连接。其中，压制通道采用矩阵式排列方式最大阵列数目为6×6，以提高空间利用率和生产效率。每个压制通道对应安装一套压制模具。
[0070]动力设备采用液压缸或者气动缸，通过动力设备对相应的压制通道内的模具施加作用力。每个通道都配备有独立的液压或气动缸，液压缸通过油路系统与液压站相连，气动缸则与气源系统连接，由智控中心分别控制每个缸的运动，实现多通道的同时或独立压制动作。
[0071]在多通道压制成型单元中，通过机械臂将包套及粉末依次送入多通道压制成型单元，通过智控中心控制压制挤压压力和保压时间，保压压力0～500MPa，保压时间0～30s。应变片式压力传感器2-3接收压制过程中的工艺结果数据。
[0072]在图3所示的实施例中，烧结锻造一体化炉包括炉体3-1、设置在炉体3-1内的加热系统和锻造装置、气氛控制系统;其中，加热系统包括设置炉体3-1的内部侧壁和底部均匀设置的加热元件、用于检测炉体内部温度的温度传感器，通过所述智能温控中心控制加热元件的加热温度，能够实现精确的温度控制;锻造装置包括多个微型锻造平台、与锻造平台对应设置的锻造模具、设置在锻造平台的冷却水道、用于传送锻造平台的传输装置，锻造平台可通过液压或气动系统进行垂直和水平方向的移动，实现工件在烧结完成后快速转移到锻造位置，并进行锻造操作。其中，锻造平台用于放置多通道压制成型单元压制成型的生坯3-2;传输装置包括垂直传送带3-3和水平传送带3-4，垂直传送带3-3用于将放置有生坯3-2的锻造平台进行垂直传送，水平传送带3-4用于将放置有生坯3-2的锻造平台传送至锻造模具;锻造模具包括锻造凹模3-5和锻造凸模3-6。
[0073]气氛控制系统，用于控制炉体内的在烧结过程中保护气氛的气体流量、气体压力。气氛控制系统通过在炉体3-1中的内部设置气体进气口和出气口，通过气体管道与气体供应设备和废气处理设备相连。在烧结过程中，可通入保护气氛，如氮气、氩气等，防止工件氧化;在锻造过程中，可根据需要通入适当的气氛，如空气或其他工艺气体，以满足锻造工艺的要求。气体流量、压力和成分通过高精度的气体流量计、压力传感器和气体分析仪进行实时监测和控制，确保炉内气氛的稳定性和均匀性。
[0074]在烧结锻造一通化炉中，压制成型的生坯3-2被送入烧结锻造一体化炉内3-1，智控中心控制炉内气氛以及烧结温和时间，温度范围25～1500℃。通过垂直传送装置3-3和水平传送带3-4将烧结完成样品送入锻压凹模3-5，随后冷却至锻造温度进行热锻，在烧结锻造过程中，根据工艺控制器3-7控制变形速率为0.1-2s-1。
[0075]在图4所示的实施例中，在线力学测试系统包括小型拉伸机4-1和信息传输模块，其中，小型拉伸机4-1，用于对烧结锻造后的样品进行力学性能测试;信息传输模块，用于将小型拉伸机测试得到的力学性能数据传输至智控中心。即：在线力学测试系统包括小型拉伸机，取样品力学性能数据并实时更新至智控中心，进行成分和工艺的及时更新和迭代，多次迭代后得到高性能的粉末冶金材料。并在各设备系统之间设立传送带及机械臂实现样品的全流程自动流转。
[0076]此外，本发明还提供一种高通量粉末冶金制备方法，采用上述高通量粉末冶金制备装置制备高通量粉末的方法，所述方法包括：
[0077]通过配粉与混粉系统将各种金属粉末按照预设比例进行配粉并均匀混合;
[0078]通过多通道压制成型单元将混合均匀的金属粉末压制成生坯;
[0079]通过烧结锻造一体化炉对生坯进行烧结锻造生成金属粉末样品;
[0080]通过在线力学测试系统对高通量金属粉末样品进行力学性能测试;
[0081]将力学性能测试数据、压制生坯及锻造烧结过程中的参数反馈到智控中心进行数据处理;
[0082]通过对测试数据、参数以及工艺过程的迭代更新，获取高通量金属粉末。
[0083]为了详细说明高通量粉末冶金制备装置制备高通量粉末的方法，本发明采用如下实施例进行实例说明。
[0084]实施例1：
[0085]在进行高性能粉末冶金钛合金开发时，准备8种需金属粉末包括Ti、Al、Mo、Cu、Ni、Fe、Sn和Zr元素粉末，分别放入原料粉仓内，混粉之前通过螺杆式机械送料装置标定粉末质量，标定20次得到平均值：螺杆每旋转一圈送出Ti粉末质量为9.2g，Al粉末质量为5.1g，Mo粉末质量为19.3g，Cu粉末质量为15.7g，Ni粉末质量为16.5g，Fe粉末质量为14.2g，Sn粉末质量为13.8g和Zr粉末质量为12.1g。在控制系统标记1至8号原料粉仓所对应粉末类型以及标定质量为Ti：9.2g、Al：5.1g、Mo：19.3g、Cu：15.7g、Ni：16.5g、Fe：14.2g、Sn：13.8g和Zr：12.1g。在智控中心输入设计合金成分配比Ti6Al4Mo1Zr1Fe为例共50种，每种成分总重200g。
[0086]首先，开启气动上混粉仓的上仓门按配比输送各类粉末，同时充入氩气进行气动混粉。混粉1分钟后打开上混粉仓的下仓门，通过压缩氩气将混粉送入下方水平转轴上的下混粉仓。随后打开上混粉仓的上仓门，送入下一成分金属粉末，进行下一次气动混粉。水平转轴上的25个下混粉仓依次接收上混粉仓的混合粉末进行机械混粉。混粉25分钟后旋转至接受装置上方，从下混粉仓的上仓门通入压缩氩气，将粉末依次输出到传送带上的包套中。输出粉末后的下混粉仓旋转至上混粉仓下方，接收粉末进行下一次混粉。
[0087]通过机械臂将包套及粉末送入6×6的压制成型单元，通过智控中心控制压制挤压压力分别为10-360MPa和保压时间5s。随后送入烧结锻造一体化炉，烧结温度分别为1000℃，保温4小时，并通过侧孔通入氩气。随后冷却到800度，锻造变形速率为0.5S-1为。最后送入在线力学性能测试机，获得材料的抗拉强度、屈服强度、延伸率数据，并与压制-烧结-锻造试验参数一起实时反馈到智控中心，建立“成分-工艺-性能”映射，并通过数据驱动成分-工艺不断迭代更新，在迭代76次后获得一组此成分空间内高性能钛合金，其中最优样品抗拉强度、屈服强度、延伸率分别达到1819MPa、1621MPa、24.6%，总计用时28.3小时。
[0088]实施例2：
[0089]在进行高性能粉末冶金
铝合金开发时，准备6所需金属粉末包括Al、Si、Mg、Fe、Cu和Mn元素粉末，分别放入原料仓内，混粉之前通过螺杆式机械送料装置标定粉末质量，标定10次得到平均值：螺杆每旋转一圈送出Al粉末质量为5.1g，Si粉末质量为4.7g，Mg粉末质量为3.5g，Fe粉末质量为14.2g，Cu粉末质量为15.7g，Mn粉末质量为12.8g。在控制系统标记1至6号原料粉仓所对应粉末类型以及标定质量为Al：5.1g、Si：4.7g、Mg：3.5g、Fe：14.2g、Cu：15.7g和Mn：12.8g。输入所需合金成分配比分别为Al-8Si-2Cu-(0.1，0.3，0.5)Mg-(0.2，0.5，1.0)Fe-(0.1，0.4，0.8)Mn共为27种成分，每种成分总重200g。
[0090]首先，开启气动上混粉仓的上仓门按配比输送各类粉末，同时充入氩气进行气动混粉。混粉1分钟后打开上混粉仓的下仓门，通过压缩氩气将混粉送入下方水平转轴上的下混粉仓。随后打开上混粉仓的上仓门，送入下一成分金属粉末，进行下一次气动混粉。水平转轴上的16个下混粉仓依次接收上混粉仓的混合粉末进行机械混粉。混粉16分钟后旋转至接受装置上方，从下混粉仓的上仓门通入压缩氩气，将粉末依次输出到传送带上的包套中。输出粉末后的下混粉仓旋转至上混粉仓下方，接收粉末进行下一次混粉。
[0091]通过机械臂将包套及粉末送入4×4的压制成型单元，通过智控中心控制压制挤压压力和保压时间分别为10-150MPa和3-30s。随后送入烧结锻造一体化炉，烧结温度为500℃，保温3小时，并通过侧孔通入氩气。随后冷却到350度，锻造变形速率为0.5S-1。最后送入在线力学性能测试机，获得材料的抗拉强度、屈服强度、延伸率数据，并与压制-烧结-锻造试验参数一起实时反馈到智控中心，建立“成分-工艺-性能”映射，并通过数据驱动成分-工艺不断迭代更新，在迭代33次后获得一组此成分空间内高性能铝合金，其中最优样品抗拉强度、屈服强度、延伸率分别达到471Mpa、386MPa、27.2%，总计用时19小时。
[0092]实施例3：
[0093]在进行高性能粉末冶金
镍基高温合金开发时，准备5所需金属粉末包括Ni、Co、Cr、Cu和B元素粉末，分别放入原料仓内，混粉之前通过螺杆式机械送料装置标定粉末质量，标定20次得到平均值：螺杆每旋转一圈送出Ni粉末质量为16.5g，Co粉末质量为16.7g，Cr粉末质量为13.5g，Cu粉末质量为15.7g，B粉末质量为4.4g。在控制系统标记1至6号原料粉仓所对应粉末类型以及标定质量为Ni：16.5g、Co：16.7g、Cr：13.5g、Cu：15.7g和B：4.4g。输入所需合金成分配比以Ni7Co20Cr5Cu3B为例共为40种成分，每种成分总重200g。
[0094]首先，开启气动上混粉仓的上仓门按配比输送各类粉末，同时充入氩气进行气动混粉。混粉1分钟后打开上混粉仓的下仓门，通过压缩氩气将混粉送入下方水平转轴上的下混粉仓。随后打开上混粉仓的上仓门，送入下一成分金属粉末，进行下一次气动混粉。水平转轴上的20个下混粉仓依次接收上混粉仓的混合粉末进行机械混粉。混粉20分钟后旋转至接受装置上方，从下混粉仓的上仓门通入压缩氩气，将粉末依次输出到传送带上的包套中。输出粉末后的下混粉仓旋转至上混粉仓下方，接收粉末进行下一次混粉。
[0095]通过机械臂将包套及粉末送入6×6的压制成型单元，通过智控中心控制压制挤压压力和保压时间分别为50-300MPa和5-20s。随后送入烧结-锻造一体化，烧结温度为1200℃，保温8小时，并通过侧孔通入氩气。随后冷却到950，锻造变形速率为0.1S-1。最后送入在线力学性能测试机，获得材料的抗拉强度、屈服强度、延伸率数据，并与压制-烧结-锻造试验参数一起实时反馈到智控中心，建立“成分-工艺-性能”映射，并通过数据驱动成分-工艺不断迭代更新，在迭代104次后获得一组此成分空间内高性能镍基高温合金，其中最优样品抗拉强度、屈服强度、延伸率分别达到1789MPa，1428MPa，21.2%，总计用时37小时。
[0096]实施例4：
[0097]在进行高性能粉末冶金
铜合金开发时，准备5所需金属粉末包括Cu、Al、Cr、Zr、Fe、Ni和Si元素粉末，分别放入原料仓内，混粉之前通过螺杆式机械送料装置标定粉末质量，标定20次得到平均值：螺杆每旋转一圈送出Cu粉末质量为15.7g，Al粉末质量为5.1g，Cr粉末质量为13.5g，Zr粉末质量为12.1g，Fe粉末质量为14.2g，Ni粉末质量为16.5g，Si粉末质量为4.7g。在控制系统标记1-6号原料粉仓所对应粉末类型以及标定质量为Cu：15.7g、Al：15.1g、Cr：13.5g、Zr：12.1g、Fe：14.2g、Ni：16.5g、Si：4.7g。输入所需合金成分配比以Cu7Al0.6Cr0.2Zr0.1Fe0.05Ni0.1Si为例共为60种成分，每种成分总重200g。
[0098]首先，开启气动上混粉仓的上仓门按配比输送各类粉末，同时充入氩气进行气动混粉。混粉1分钟后打开上混粉仓的下仓门，通过压缩氩气将混粉送入下方水平转轴上的下混粉仓。随后打开上混粉仓的上仓门，送入下一成分金属粉末，进行下一次气动混粉。水平转轴上的30个下混粉仓依次接收上混粉仓的混合粉末进行机械混粉。混粉30分钟后旋转至接受装置上方，从下混粉仓的上仓门通入压缩氩气，将粉末依次输出到传送带上的包套中。输出粉末后的下混粉仓旋转至上混粉仓下方，接收粉末进行下一次混粉。
[0099]通过机械臂将包套及粉末送入4×4的压制成型单元，通过智控中心控制压制挤压压力和保压时间分别为10-400MPa和5-20s。随后送入烧结锻造一体化炉，烧结温度为950℃，保温4小时，并通过侧孔通入氩气。随后冷却到800℃，锻造变形速率为0.2S-1。最后送入在线力学性能测试机，获得材料的抗拉强度、屈服强度、延伸率数据，并与压制-烧结-锻造试验参数一起实时反馈到智控中心，建立“成分-工艺-性能”映射，并通过数据驱动成分-工艺不断迭代更新，在迭代174次后获得一组此成分空间内高性能
铜合金，其中最优样品抗拉强度、屈服强度、延伸率分别达到875MPa，611MPa，16.8%，总计用时47小时。
[0100]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
说明书附图(4)
声明：
“高通量粉末冶金制备装置及方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
440
编辑：北方有色网
来源：华南理工大学, 深圳领威科技有限公司
咨询细节
