一种基于涡流的功能性梯度材料制备设备和方法与流程

1.本发明涉及梯度材料技术领域，具体为一种基于涡流的功能性梯度材料制备设备和方法。


背景技术：

2.镁合金是目前最轻的金属材料之一，密度(1.8g/cm3)比钢密度(7.8g/cm3)的25％还小。此外，镁合金具有较高的比强度和阻尼性能，因此镁合金在工业轻量化中极具发展前景，然而，镁合金的延展性，可塑性和抗腐蚀性较差，这阻碍了镁合金的工业化应用推广，研究发现，晶粒细化是唯一可以同时提高金属塑性和强度的方式，且晶粒细化后得到同质的微观结构，有利于抑制偏析和孔隙形成，提高耐腐蚀性。
3.对于铸造过程中(液态)的镁合金，常采用添加晶粒细化剂，额外添加其他物质如碳或者fecl3，以及搅拌等方式实现晶粒细化，对于固态的金属则常常采用变形的方式，采用的方法为感应加热，通过感应加热降低镁合金板变形的流动应力并显著增强其塑性，但是这种热处理方式时间较长，效率较慢，并且加工后的镁合金晶粒细化度较差。
4.目前的电辅助等加工方式都会作用于整个镁合金工件，最终使整个板件硬化，难以应用于功能梯度材料，且在对镁合金板工件加工时，镁合金板工件放置位置倾斜会造成不同区域的成分配比不同，使材料制备的质量不合格，另外，镁合金板工件固定不牢固，取放不方便。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于涡流的功能性梯度材料制备设备和方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于涡流的功能性梯度材料制备设备，包括梯度线圈，所述梯度线圈的两侧设置有夹持板，两个所述夹持板的内侧靠近梯度线圈的上方安装有镁合金板，所述镁合金板与夹持板之间设置有用于将镁合金板固定在梯度线圈上方的安装机构，所述梯度线圈与镁合金板之间留有间隙，所述夹持板的一侧设置有用于矫正镁合金板处于水平位置的矫正机构，所述梯度线圈的梯度为多阶。
7.可选的，所述夹持板为环氧树脂板材质，所述夹持板通过长螺栓与梯度线圈连接。
8.可选的，所述矫正机构包括第一固定板，所述第一固定板的一侧固定设置有液压杆，所述液压杆的一侧固定设置有液压杆。
9.可选的，所述液压杆的输出端固定设置有第一推板，所述第一推板的底部固定设置有第一挤压板，所述第一挤压板的一端与第一固定板贯穿滑动连接，所述第一固定板的内部开设有用于第一挤压板滑动的第一滑槽，所述第一挤压板为l形，且所述第一挤压板的一端为圆弧形。
10.可选的，所述第一推板的一端与夹持板贯穿滑动连接，且所述第一推板的一端固定设置有抚平板，所述夹持板的表面开设有用于第一推板滑动的第二滑槽，所述抚平板与
镁合金板活动连接。
11.可选的，所述夹持板的一侧固定设置有第二固定板，所述第二固定板的内部滑动设置有第二挤压板，所述第二挤压板的截面为梯形，且所述第二挤压板与第一挤压板滑动挤压连接，所述第二挤压板的一端固定设置有第二推板，所述第二推板为l形，且所述第二推板的一端与夹持板贯穿滑动连接，所述夹持板的一侧开设有用于第二推板滑动的第三滑槽，所述第三滑槽的内部固定设置有第一伸缩弹簧，所述第一伸缩弹簧与第二推板固定连接，所述第二推板的一端固定设置有托板，所述托板与镁合金板活动连接。
12.可选的，所述安装机构包括两个第三固定板，所述第三固定板与夹持板固定连接，所述第三固定板的一侧固定设置有定位杆，所述定位杆与抚平板贯穿滑动连接，所述定位杆的表面滑动设置有夹板，所述夹板与镁合金板活动连接，其中一个所述第三固定板的一侧固定设置有第二伸缩弹簧，所述第二伸缩弹簧的一端与夹板固定连接。
13.可选的，所述夹持板的一侧表面转动设置有旋转杆，所述旋转杆的表面设置有第二挤压块、第一挤压块，所述第二挤压块与夹板活动连接。
14.可选的，所述抚平板的一侧固定设置有第四固定板，所述第四固定板贯穿滑动设置有活动杆，所述第四固定板的一侧固定设置有第三伸缩弹簧，所述第三伸缩弹簧的一端与连接板固定连接，所述连接板的一侧与活动杆固定连接，所述活动杆的一端与第一挤压块活动连接。
15.一种基于涡流的功能性梯度材料制备方法，采用上述任意一条所述的一种基于涡流的功能性梯度材料制备设备，具体方法如下：
16.s1：将两个夹持板通过长螺栓固定在在梯度线圈的两侧；
17.s2:将镁合金板通过安装机构固定在两个夹持板的内侧，使镁合金板安装在梯度线圈的上方一定距离的位置，或者镁合金板和梯形线圈贴合，在贴合位置放置绝缘片；
18.s3：通过矫正机构调整镁合金板至水平位置；
19.s4：对梯度线圈施加脉冲电流，可以对梯度线圈上方的镁合金板进行加工。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
21.1、将两个夹持板固定在在梯度线圈的两侧，将镁合金板通过安装机构固定在两个夹持板的内侧，使镁合金板安装在梯度线圈的上方一定距离的位置，通过矫正机构调整镁合金板至水平位置，对梯度线圈施加脉冲电流，可以对梯度线圈上方的镁合金板进行加工，可以显著增强其塑性和硬度，增强其抗腐蚀性，且电处理只需要在百微秒的时间内完成，这与传统热处理相比，节省了大量的时间成本，并且加工后的镁合金拥有更优异的微观组织，另外，通过改变梯度线圈的梯度阶数不同，可以获的不同的晶粒密度的梯度分布的镁合金板。
22.2、通过夹板、第三固定板以及夹持板可以将镁合金板固定，方便拆卸和安装。
23.3、调节水平位置时，启动液压杆，液压杆带动第一推板移动，第一推板带动第一挤压板移动，第一挤压板通过挤压带动第二挤压板上移，第二挤压板带动第二推板上移，第二推板带动托板上移与镁合金板接触挤压，同时，第一推板带动抚平板沿着定位杆移动，将镁合金板的位置矫正成水平位置，同时抚平板带动第四固定板移动，第四固定板带动活动杆移动，活动杆将与第一挤压块挤压，第一挤压块通过旋转杆带动第二挤压块转动，第二挤压块转动挤压夹板，使夹板与镁合金板挤压，避免在矫正镁合金板时，导致夹板松动发生位
移，造成镁合金板的质量不合格。
附图说明
24.图1为本发明一种基于涡流的功能性梯度材料制备设备和方法的整体结构示意图；
25.图2为本发明一种基于涡流的功能性梯度材料制备设备和方法的局部结构示意图其一；
26.图3为本发明一种基于涡流的功能性梯度材料制备设备和方法的局部剖视图其一；
27.图4为本发明一种基于涡流的功能性梯度材料制备设备和方法的局部剖视图其二；
28.图5为本发明一种基于涡流的功能性梯度材料制备设备和方法的局部剖视图其三；
29.图6为本发明一种基于涡流的功能性梯度材料制备设备和方法的局部结构示意图其二；
30.图7为本发明一种基于涡流的功能性梯度材料制备设备和方法的梯度线圈结构示意图。
31.图8为本发明一种基于涡流的功能性梯度材料制备设备和方法的梯度线圈结构装配示意图。
32.图9为本发明一种基于涡流的功能性梯度材料制备设备和方法的梯度线圈结构另一示意图。
33.图10为本发明一种基于涡流的功能性梯度材料制备设备和方法的梯度线圈结构另一示意图。
34.图中：1、梯度线圈；2、镁合金板；3、夹持板；4、矫正机构；41、第一固定板；42、液压杆；43、第一推板；44、第一挤压板；45、第二固定板；46、第二挤压板；47、第二推板；48、第一伸缩弹簧；49、抚平板；410、托板；5、安装机构；51、第三固定板；52、定位杆；53、夹板；54、第二伸缩弹簧；55、活动杆；56、第四固定板；57、连接板；58、第三伸缩弹簧；59、旋转杆；510、第一挤压块；511、第二挤压块。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.实施例
37.请参阅图1至图10，本发明提供一种基于涡流的功能性梯度材料制备设备，包括梯度线圈1，梯度线圈1的两侧设置有夹持板3，两个夹持板3的内侧靠近梯度线圈1的上方安装有镁合金板2，镁合金板2与夹持板3之间设置有用于将镁合金板2固定在梯度线圈1上方的安装机构5，梯度线圈1与镁合金板2之间留有间隙，夹持板3的一侧设置有用于矫正镁合金
板2处于水平位置的矫正机构4，梯度线圈1的梯度为多阶，通过将夹持板3安装至梯度线圈1的两侧，可以将镁合金板2夹持，镁合金板2通过安装机构5固定在两个夹持板3的内侧，可以方便拆卸安装，矫正机构4与镁合金板2挤压使镁合金板2处于水平位置，避免在工作时，镁合金板2出现倾斜。
38.如图1所示，夹持板3为环氧树脂板材质，夹持板3通过长螺栓与梯度线圈1连接，可以保持梯度线圈1与夹持板3连接的稳定性。
39.如图2所示，矫正机构4包括第一固定板41，第一固定板41的一侧固定设置有液压杆42，液压杆42的一侧固定设置有液压杆42。
40.如图3、图4所示，液压杆42的输出端固定设置有第一推板43，第一推板43的底部固定设置有第一挤压板44，第一挤压板44的一端与第一固定板41贯穿滑动连接，第一固定板41的内部开设有用于第一挤压板44滑动的第一滑槽，第一挤压板44为l形，且第一挤压板44的一端为圆弧形，通过第一推板43带动第一挤压板44移动，第一挤压板44一端的圆弧形设计，避免第一挤压板44在移动时卡住。
41.如图3、图4、图6所示，第一推板43的一端与夹持板3贯穿滑动连接，且第一推板43的一端固定设置有抚平板49，夹持板3的表面开设有用于第一推板43滑动的第二滑槽，抚平板49与镁合金板2活动连接，通过第一推板43带动抚平板49移动，抚平板49可以将镁合金板2矫正到水平位置。
42.如图3、图4、图6所示，夹持板3的一侧固定设置有第二固定板45，第二固定板45的内部滑动设置有第二挤压板46，第二挤压板46的截面为梯形，且第二挤压板46与第一挤压板44滑动挤压连接，第二挤压板46的一端固定设置有第二推板47，第二推板47为l形，且第二推板47的一端与夹持板3贯穿滑动连接，夹持板3的一侧开设有用于第二推板47滑动的第三滑槽，第三滑槽的内部固定设置有第一伸缩弹簧48，第一伸缩弹簧48与第二推板47固定连接，第二推板47的一端固定设置有托板410，托板410与镁合金板2活动连接，通过第一挤压板44带动第二挤压板46移动，第二挤压板46带动第二推板47移动，第二推板47带动托板410移动，托板410与镁合金板2接触挤压，使抚平板49矫正时，托板410可以保持镁合金板2稳定。
43.如图5、图6所示，安装机构5包括两个第三固定板51，第三固定板51与夹持板3固定连接，第三固定板51的一侧固定设置有定位杆52，定位杆52与抚平板49贯穿滑动连接，定位杆52的表面滑动设置有夹板53，夹板53与镁合金板2活动连接，其中一个第三固定板51的一侧固定设置有第二伸缩弹簧54，第二伸缩弹簧54的一端与夹板53固定连接，通过夹板53滑动与镁合金板2挤压，可以方便对镁合金板2安装拆卸，通过抚平板49沿着定位杆52滑动，可以保持抚平板49滑动时一直处于水平位置。
44.如图5、图6所示，夹持板3的一侧表面转动设置有旋转杆59，旋转杆59的表面设置有第二挤压块511、第一挤压块510，第二挤压块511与夹板53活动连接。
45.如图5、图6所示，抚平板49的一侧固定设置有第四固定板56，第四固定板56贯穿滑动设置有活动杆55，第四固定板56的一侧固定设置有第三伸缩弹簧58，第三伸缩弹簧58的一端与连接板57固定连接，连接板57的一侧与活动杆55固定连接，活动杆55的一端与第一挤压块510活动连接，通过抚平板49带动第四固定板56移动，第四固定板56带动活动杆55移动，活动杆55与第一挤压块510挤压，使第二挤压块511与夹板53挤压，使镁合金板2在矫正
时保持稳定，活动杆55与第一挤压块510挤压时，活动杆55通过第四固定板56贯穿滑动，带动连接板57移动，在第四固定板56反向移动时，第三伸缩弹簧58可以使活动杆55一直挤压第一挤压块510，同时使第二挤压块511一直挤压夹板53。
46.所夹持的线圈1可以为梯形线圈、
47.一种基于涡流的功能性梯度材料制备方法，采用上述一种基于涡流的功能性梯度材料制备设备，具体方法如下：
48.s1：将两个夹持板3通过长螺栓固定在在梯度线圈1的两侧；
49.s2:将镁合金板2通过安装机构5固定在两个夹持板3的内侧，使镁合金板2安装在梯度线圈1的上方一定距离的位置；或者镁合金板和梯形线圈贴合，在贴合位置放置绝缘片；
50.s3：通过矫正机构4调整镁合金板2至水平位置；
51.s4：对梯度线圈1施加脉冲电流，可以对梯度线圈1上方的镁合金板2进行加工。
52.需要说明的是，通过长螺栓将夹持板3安装至梯度线圈1的两侧，然后将镁合金板2放置在梯度线圈1的上方且留有间隙，通过夹板53、第三固定板51以及夹持板3可以将镁合金板2固定，调节镁合金板2水平位置时，启动液压杆42，液压杆42带动第一推板43移动，第一推板43带动第一挤压板44移动，第一挤压板44通过挤压带动第二挤压板46上移，第二挤压板46带动第二推板47上移，第二推板47带动托板410上移与镁合金板2接触挤压，同时，第一推板43带动抚平板49沿着定位杆52移动，将镁合金板2的位置矫正成水平位置，同时抚平板49带动第四固定板56移动，第四固定板56带动活动杆55移动，活动杆55将与第一挤压块510挤压，第一挤压块510通过旋转杆59带动第二挤压块511转动，第二挤压块511转动挤压夹板53，使夹板53与镁合金板2挤压，避免在矫正镁合金板2时，导致夹板53松动发生位移。
53.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。