CN106925955A - 球形材料准晶格分布在基体材料中的加工方法 - Google Patents

球形材料准晶格分布在基体材料中的加工方法 Download PDF

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蒋彪
蔡国双
齐欢
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Abstract

本发明公开了一种球形材料准晶格分布在基体材料中的加工方法，其中包括预成型基板植球技术和激光熔覆含球基板两部分，相对于传统粉末冶金的机械混合方式，本发明技术极大程度地提高了符合材料掺杂相的均匀程度，接近理想晶格程度，将极大地提高符合材料的物理、化学性能，避免材料局部性能不稳定，如用在核燃料元件制造中，该技术的采用对于展平堆芯功率、增加单位燃耗、避免局部热点将起到重要作用。

Description

球形材料准晶格分布在基体材料中的加工方法
技术领域
本发明属于涉及一种球形材料准晶格分布在基体材料中的加工方法。
背景技术
目前将增强相球形材料与基体金属粉末(基材相)进行机械混合时，主要是通过热轧的方式成型。增强相球形材料在基体金属中分布随机，分散状况与操作人员经验度、混合时间、粉末理化性能等都有较大关系，不易达到均匀的混合结果。如果增强相球形材料在基体中分布不均匀，会导致符合材料的理化性能不一致，不能得到理想性能的符合材料。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种球形材料准晶格分布在基体材料中的加工方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种球形材料准晶格分布在基体材料中的加工方法，包括以下步骤：
(1)设计增强相材料球在基体材料中的分布图案；
(2)利用基体材料制成带材，根据所设计的增强相材料球分布图案在带材上冲压打孔，孔的内径与增强相材料球直径相同；
(3)利用真空吸球头抓取增强相材料球并放入带材上的孔位处，每个孔对应放置一个增强相材料球；
(4)通过机械压力，将放置在孔上的增强相材料球压下，使增强相材料球嵌入带材中，从而加工出均匀分布有增强相材料球的带材；
(5)重复上述步骤，加工出多块均匀分布有增强相材料球的带材；
(6)在水平和垂直方向上将均匀分布有增强相材料球的带材通过激光熔覆在一起，最终使得通过多块带材所组合的整体内部能够均匀分布有增强相材料球。
作为本发明所选择的一种技术方案，所述带材为矩形板状结构。
作为本发明所选择的一种技术方案，步骤(3)中的真空吸球头有多个，每个真空吸球头对应一个孔，利用真空吸球头抓取增强相材料球，通过机器视觉进行定位，利用机械装置带动真空吸球头准确移动至所对应孔的上方适当高度处，通过真空装置充气动作将增强相材料球放置在下方所对应的孔位处。
本发明的有益效果在于：
相对于传统粉末冶金的机械混合方式，本专利技术极大程度地提高了符合材料掺杂相的均匀程度，接近理想晶格程度，将极大地提高符合材料的物理、化学性能，避免材料局部性能不稳定，如用在核燃料元件制造中，该技术的采用对于展平堆芯功率、增加单位燃耗、避免局部热点将起到重要作用。
附图说明
图1是本发明所述带材的结构示意图；
图2是本发明中将增强相材料球放置在带材的孔位处的结构示意图；
图3是本发明中将增强相材料球压入带材中的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
本发明包括以下步骤：
(1)设计增强相材料球在基体材料中的分布图案；
(2)如图1所示，利用基体材料制成带材，根据所设计的增强相材料球分布图案在带材上冲压打孔，孔的内径与增强相材料球直径相同，在本发明中所举的实施例中，带材设计为矩形板状结构，根据需要，也可选择做成其它的形状，如圆形板状结构；
(3)如图2所示，利用真空吸球头抓取增强相材料球并放入带材上的孔位处，每个孔对应放置一个增强相材料球，真空吸球头有多个，每个真空吸球头对应一个孔，利用真空吸球头抓取增强相材料球，通过机器视觉进行定位，利用机械装置带动真空吸球头准确移动至所对应孔的上方适当高度处，通过真空装置充气动作将增强相材料球放置在下方所对应的孔位处；
(4)如图3所示，通过机械压力，将放置在孔上的增强相材料球压下，使增强相材料球嵌入带材中，从而加工出均匀分布有增强相材料球的带材；
(5)重复上述步骤，加工出多块均匀分布有增强相材料球的带材；
(6)在水平和垂直方向上将均匀分布有增强相材料球的带材通过激光熔覆在一起，最终使得通过多块带材所组合的整体内部能够均匀分布有增强相材料球，由于带材是利用基材相(基体材料)做成的，因此熔覆在一起所形成的基材整体中不会存在杂质。
从理论上来说，通过模板图案的变化和组合，增强相材料球在基材相中的分布可以做到类似体心立方、面心立方或密排六方晶格的程度，但考虑到激光熔池的影响，该方法和设备最后形成的为接近晶格的弥散分布，但是与现有技术相比，从整体做到了在基材相中均匀分布增强相。
本发明方法的关键点：
1、预成型基板植球技术；
2、激光熔覆含球基板。
本专利技术彻底颠覆了传统制造方法，引入了微球精细操作概念。使80-300um的微球在真空吸球头的作用下植入预制模板(带材)，精确控制其位置。并通过激光熔覆的方法，通过合适的激光功率，使基体金属牢固结合，同时保证复合材料中球的位置基本不变。80-300um的微球，利用真空吸球头在带材中植入这个范围内盖微球，在现有的技术中是能够实现的。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种球形材料准晶格分布在基体材料中的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)设计增强相材料球在基体材料中的分布图案；
(2)利用基体材料制成带材，根据所设计的增强相材料球分布图案在带材上冲压打孔，孔的内径与增强相材料球直径相同；
(3)利用真空吸球头抓取增强相材料球并放入带材上的孔位处，每个孔对应放置一个增强相材料球；
(4)通过机械压力，将放置在孔上的增强相材料球压下，使增强相材料球嵌入带材中，从而加工出均匀分布有增强相材料球的带材；
(5)重复上述步骤，加工出多块均匀分布有增强相材料球的带材；
(6)在水平和垂直方向上将均匀分布有增强相材料球的带材通过激光熔覆在一起，最终使得通过多块带材所组合的整体内部能够均匀分布有增强相材料球。
2.根据权利要求1所述球形材料准晶格分布在基体材料中的加工方法，其特征在于：所述带材为矩形板状结构。
3.根据权利要求1所述球形材料准晶格分布在基体材料中的加工方法，其特征在于：步骤(3)中的真空吸球头有多个，每个真空吸球头对应一个孔，利用真空吸球头抓取增强相材料球，通过机器视觉进行定位，利用机械装置带动真空吸球头准确移动至所对应孔的上方适当高度处，通过真空装置充气动作将增强相材料球放置在下方所对应的孔位处。
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