[发明专利]一种粗细晶复合多层结构材料的制备装置及制备方法

权利要求书

1.一种粗细晶复合多层结构材料的制备装置，其特征在于，包括制备工具、制备基面和驱动结构；

所述制备工具呈竖直设置的空心圆柱结构，所述制备工具的下端内部嵌设有能场加热区；粗细晶复合多层结构原材料从制备工具上端孔挤入，经过能场加热区加热并从下端孔挤出；

所述制备基面水平设置在制备工具底端的下方；

所述驱动结构能够驱动制备工具沿着制备基面水平旋转、平移并施加向下载荷，以使挤出的原材料在制备基面上形成致密结晶层。

2.根据权利要求1所述的一种粗细晶复合多层结构材料的制备装置，其特征在于，所述制备工具采用钨基合金或高韧陶瓷材料制得。

3.根据权利要求1所述的一种粗细晶复合多层结构材料的制备装置，其特征在于，所述制备基面采用钢质平面。

4.根据权利要求1所述的一种粗细晶复合多层结构材料的制备装置，其特征在于，所述能场加热区采用激光、电或磁加热形式。

5.一种粗细晶复合多层结构材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)采用钨基合金或高韧陶瓷材料加工制成空心圆柱结构的制备工具，下端与钢质制备基面保持一定间距；

(2)将粗细晶复合多层结构原材料金属粉末从制备工具上端孔内挤压输入；

(3)设置能场加热区加热温度，对挤入的原材料金属粉末进行加热；

(4)制备工具旋转并向下施加压力载荷，高温原材料金属粉末从制备工具下端挤出并在压力和扭矩作用下形成致密实体，同时制备工具平行移动，完成一层粗晶或细晶层的制备；

(5)调整工艺参数，重复步骤(2)～(4)，直到完成目标厚度的粗细晶复合多层结构材料的制备。

6.根据权利要求5所述的一种粗细晶复合多层结构材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中制备工具下端与制备基面之间的间距为0～0.5mm。

7.根据权利要求5所述的一种粗细晶复合多层结构材料的制备方法，其特征在于，能场加热区的加热温度为室温～1200℃。

8.根据权利要求5所述的一种粗细晶复合多层结构材料的制备方法，其特征在于，制备工具的旋转速度为150～800rpm，平移速度为300～600mm/min。

9.根据权利要求5所述的一种粗细晶复合多层结构材料的制备方法，其特征在于，制备工具向下施加的压力载荷为5～30kN。

10.根据权利要求5所述的一种粗细晶复合多层结构材料的制备方法，其特征在于，制备工具下端与制备基面之间的制备区域、能场加热区均全程吹入氩气。