CN108326297A - 一种大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置及应用 - Google Patents

一种大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置及应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于粉末冶金成形设备领域，具体涉及一种大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置及应用。所述大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置包括预压成形系统和叠层铺粉成形系统，所述叠层铺粉成形系统由模具上压头、模套、模具下压头、螺旋控高仪升降台、螺旋控高仪平台、螺旋旋钮、升降螺杆和控高仪底座组成；本发明中的叠层铺粉成形系统将螺旋测高仪和模压成形有机结合，实现了下降高度在微米级的叠层铺粉，保证每层粉末的铺设均匀性，并且利用模具的随时更换可以实现不同尺寸样品成形坯体的制备。本发明实现了粉末冶金技术中多层粉末铺设和预制成形与最终成形的一体化，压制成形性好，各层厚度控制精准。

Description

一种大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置及应用
技术领域
本发明属于粉末冶金成形设备领域，具体涉及一种大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置及应用。
背景技术
现代高科技的竞争在很大程度上依赖于材料科学的发展。对材料，特别是对高性能材料的认识水平、掌握和应用能力，直接体现国家的科学技术水平和经济实力，也是一个国家综合国力和文明进步速度的标志。因此，新材料的开发与研究是材料科学发展的先导。梯度材料是21世纪最有发展前景的新型材料之一，一出现就引起了世界各国的广泛兴趣和关注。根据不同的梯度性质变化，功能梯度材料可分为密度功能梯度材料、成分功能梯度材料、光学功能梯度材料和精细功能梯度材料等。根据不同的应用领域，梯度材料可分为耐热梯度材料、生物梯度材料、化学工程梯度材料和电子工程梯度材料等。
根据梯度材料压坯的成分分布，粉末成形工艺主要有模压成形、薄片层叠成形、湿法喷涂成形等多种技术。国内外相关研究者采用模压成形制备梯度材料的过程中，粉末堆积层数有限(实验室工艺最多可达10层，工业生产则不超过3层)、单层厚度较大(通常>1mm)、有限的加压严重限制材料的尺寸(截面积<100cm2)；粉末冶金薄片叠层成形可获得的压坯薄片的厚度最薄约为1mm，但是对粉末特性、粉末配制、粉末成形及相应配套设备要求较高。
综上所述，现有的成形技术和装置都有各种各样的局限性，目前还没有成熟稳定的一体化成形装置来实现大尺寸超薄样品的梯度坯体成形，而现代化工业技术的发展对梯度材料的梯度分布和尺寸提出了更高更严格的要求，因此，设计并开发一种新型大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置对拓宽梯度材料的应用领域至关重要。
发明内容
为了攻克现有梯度材料成形过程中单层厚度过厚、梯度材料尺寸受限等技术壁垒，本发明提出了一种新型大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置，改善现有梯度材料板材各层间的结合性能，利用粉末冶金实现全部冶金结合，突破梯度层数和梯度分布方式的限制。基于现有的相关技术提出铺粉成形一体化的设计思路实现了布粉均匀的目标，同时结合螺旋控高仪精密控制模具压头的升降高度，可以实现超薄梯度分布的新型材料的大尺寸材料粉末冶金坯体的成形。利用该装置可以实现层与层之间的有效冶金结合，梯度分布可控，制备得到的梯度材料满足特定领域的超薄大尺寸的性能要求，该装置操作简单，有效节约投资成本。
本发明一种大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置；所述大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置包括预压成形系统(1)和叠层铺粉成形系统(2)，所述叠层铺粉成形系统(2)由模具上压头(7)、模套(9)、模具下压头(10)、螺旋控高仪升降台(11)、螺旋控高仪平台(12)、螺旋旋钮(13)、升降螺杆(14)和控高仪底座(15)组成；
所述预压成形系统(1)提供向下的压力；
组装后，所述螺旋控高仪升降台(11)上表面与模具下压头(10)水平接触；螺旋控高仪升降台(11)下表面与升降螺杆(14)相连，螺旋控高仪升降台(11)的侧壁与螺旋控高仪平台(12)的内腔接触或留有小于100微米的间隙，且螺旋控高仪升降台(11)能在螺旋控高仪平台(12)的内腔上下移动；所述螺旋控高仪升降台(11)进入模套(9)后，螺旋控高仪升降台(11)的侧壁与模套(9)的内腔接触或留有小于100微米的间隙，且螺旋控高仪升降台(11)能在模套(9)的内腔内上下移动；
所述模套(9)水平横切后，所得横截面的面积大于10000mm2。优选为大于等于200cm2、进一步优选为200-314cm2。当横截面大于等于314平方厘米后，压制单层超薄预压坯时，成品率急剧下降。不利于生产。对应的模具尺寸可以制备得到对应尺寸的梯度成形坯体。
本发明一种大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置；所述大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置还包括最终压制成形系统(6)，中转系统由电机(3)和履带(4)组成；最终压制成形系统(6)包括最终成形操作平台(5)；
组装后，最终成形操作平台(5)的上表面、履带(4)、模套(9)的下表面位于同一水平面。
本发明一种大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置；预压成形系统(1)采用数控油压系统，其施压范围为100MPa-500MPa且施压精度在±5MPa，压头最大行程为200mm。
叠层铺粉成形系统(2)将螺旋测高仪和模压成形装置集成结合，可以将模具压头的升降高度控制在50μm的量级，并且利用刮板可以保证每层粉末的铺设均匀性。
叠层铺粉成形系统可以实现单层粉末在200±10μm精度的铺设，并且可以通过控制升降高度实现多层次多体系粉末铺设。
最终压制成形系统(6)采用数控油压系统，可以在200MPa-800MPa范围内精密控制成形压力，精度在±5Mpa，压头最大行程500mm。
本发明一种新型大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置，各个部位的加工单元通过多组协同工作，可以进行科研或工业所需的多层数、任意梯度分布的大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的制备。
本发明首次设计了独立的螺旋控高仪升降台(11)。依托螺旋控高仪升降台(11)和模套(9)可以实现精准的加粉量的控制，同时在每次预压后利用螺旋控高仪升降台(11)的缓慢慢上升至当次预压薄片与模套(9)顶部位于同一水平面上，则尽可能的降低了当次预压薄片破裂的概率。这为得到大尺寸、超薄、多功能层粉末冶金梯度材料提供了必要条件。
本发明一种大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置的应用；包括下述步骤；
步骤一
往模具上压头(7)、模套(9)、模具下压头(10)上涂覆脱模剂；组装模具；组装后；通过螺旋旋钮(13)调整螺旋控高仪升降台(11)的高度，使得模具下压头(10)的上表面到模套(9)顶部所在水平面的垂直距离为d1；所述d1小于1.5mm、优选为小于等于1mm；
步骤二
往模套(9)与模具下压头(10)所构成的容器内铺设第一金属粉末直至第一金属粉末填满整个容器；然后刮平，使得所填充的第一金属粉末的上沿与模套(9)的上表面在同一水平位置；
步骤三
通过预压成形系统(1)下压模具上压头(7)；使得模具上压头(7)以P1压力作用于所填充的第一金属粉末上；得到第一超薄金属预制层；卸除预压成形系统(1)施加给模具上压头(7)的压力；然后通过螺旋旋钮(13)使得螺旋控高仪升降台(11)上升并螺旋控高仪升降台(11)顶着模具下压头(10)在模套(9)的内腔内向上移动，直至第一超薄金属预制层与模套(9)的上边沿处于同一水平面上；此时移走模具上压头(7)；然后再下调螺旋控高仪升降台(11)；使得第一超薄金属预制层距离模套(9)顶部所在水平面的垂直距离为d2；所述d2小于1.5mm、优选为小于等于1mm；
步骤四
往模具上压头(7)涂覆脱模剂；往模套(9)与第一超薄金属预制层所构成的容器内铺设第二金属粉末直至第二金属粉末填满整个容器；然后刮平，使得所填充的第二金属粉末的上沿与模套(9)的上表面在同一水平位置；
步骤五
通过预压成形系统(1)下压模具上压头(7)；使得模具上压头(7)以P2压力作用于所填充的第二金属粉末上；得到第二超薄金属预制层；卸除预压成形系统(1)施加给模具上压头(7)的压力；然后通过螺旋旋钮(13)使得螺旋控高仪升降台(11)上升并螺旋控高仪升降台(11)顶着模具下压头(10)在模套(9)的内腔内向上移动，直至第二超薄金属预制层与模套(9)的上边沿处于同一水平面上；此时移走模具上压头(7)；然后再下调螺旋控高仪升降台(11)；使得第二超薄金属预制层距离模套(9)顶部所在水平面的垂直距离为d3；所述d3小于1.5mm、优选为小于等于1mm；
步骤六
依次重复步骤四、步骤五；在第N超薄金属预制层铺设第N+1金属粉末直至第N+1金属粉末填满整个容器；然后刮平，使得所填充的第N+1金属粉末的上沿与模套(9)的上表面在同一水平位置；然后以PN+1的压力压制；直至得到设定层数和厚度的预压坯；所述N大于等于2；
其中PN+1＝P1-(10～25)(N+1)；其中N选自2，3，4，……，9中任意一个整数；且P1大于等于250MPa；
其中dn小于1.5mm、优选为小于等于1mm；所述n选自3、4、5、6、7、8、9、10中任意一整数。
本发明一种大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置的应用，通过步骤一、二、三、四、五、六的协同作用，实现在制备大尺寸超薄粉末冶金梯度材料。解决了现有技术中制备超薄粉末冶金梯度材料时要么存在尺寸过大，则成品率极低或无法赋予功能层的不足。
本发明一种大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置的应用；步骤六所得预压坯连同模套(9)、模具下压头(10)一起平移至履带(4)上，经电机(3)输送至最终成形操作平台(5)上，在最终成形操作平台(5)进行最终压制，然后脱模，得到成品；所述成品的厚度为小于3mm，且成品中任意一面的表面积大于等于10000mm2。
本发明一种大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置的应用；所述N大于等于5小于等于9。
本发明一种大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置的应用；第N超薄金属预制层的厚度为200-500微米。
本发明一种大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置的应用；以粉末粒度为8-15μm的金属合金粉末和粒度分布为30-50μm的致孔剂为原料，按照不同的X值，按照金属合金粉末：致孔剂粉末＝X：(100-X)的方式配备不同体系的复合原料粉末并混合均匀，并按照X的取值由小到大的顺序依次得到不同体系的复合粉末，编号为第一金属粉末、第二金属粉末、……第N金属粉末、第N+1金属粉末，封存备用；其中致孔剂选自硫酸钾、氯化钠、尿素、空心氧化铝球、漂珠中的至少一种；所述X的取值范围为：50-100。本发明中，结合粉体的配给设置和措施，进一步提升了产品的成品率。尤其是提升了大尺寸超薄产品的成品率。
本发明一种大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置的应用；在最终成形操作平台(5)进行最终压制的压制压力为150-300MPa。
本发明一种大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置的应用；在最终成形操作平台(5)进行最终压制，然后正向脱模得到密度梯度分布的成品；成品经烧结或烧结+浸泡得到了超薄密度梯度分布的金属合金。
本装置的加工单元通过多组协同工作，可以进行科研或工业所需的多层数、任意梯度分布的大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的制备。
优势
一、本发明所提供的装置通过精密调控模具压头升降高度和铺粉精度，成功制备得到大尺寸超薄的粉末冶金梯度材料成形坯体；
二、本发明成功集成了不同的成形压制系统和铺粉成形系统，并且共用一套运动平台，优化了粉末冶金材料的成形设备结构布局，降低了设备的运营成本；
三、本发明所提供的设备操作简单，可以满足科研或工业生产对梯度材料成形的层数和单层厚度要求，显著提升工作效率。
四、本发明解决现有技术制备超薄粉末冶金梯度材料存在功能层数过小、尺寸过小或成品率低的问题。
综上，本发明基于现有的模压成形技术和粉末铺设理念，集成设计叠层梯度铺粉和成形压制一体化设备，解决了现有梯度材料成形过程中单层厚度过厚、梯度材料尺寸受限而使梯度材料的应用受到限制的问题。通过螺旋控高仪精密控高实现梯度层单层超薄粉末的铺设，并通过预压和最终压制想结合的多步成形工艺，可获得满足尺寸和厚度要求的梯度材料坯体，并且设备操作简单，易于控制，在梯度材料的产业化应用方面有广阔的前景。
附图说明
图1为本发明中成形装置原理示意图。
图2为叠层铺粉成形系统原理示意图。
图中：1、预压成形系统；2、叠层铺粉成形系统；3、传送电机；4、传送钢带；5、最终成形操作平台；6、最终压制成形系统；7、模具上压头；8、不同体系粉末；9、模套；10、模具下压头；11、螺旋控高仪升降台；12、螺旋控高仪平台；13、螺旋旋钮；14、升降螺杆；15、控高仪底座。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明一种新型大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置作进一步的说明。
该成形系统包括预压成形系统1，采用数控油压控制，在100MPa-500MPa范围内实现精度±5Mpa的成形压力调控；叠层铺粉成形系统2，螺旋测高仪和现有模压成形装置集成设计可将铺粉精度控制在50μm量级，同时根据所制备样件的尺寸要求随时更换模压套件；钢带中转系统3可以将预压成形的模具套件通过平稳滑行转移至最终成形压制系统完成坯体的压制；最终压制成形系统6，采用数控油压系统，在200MPa-800MPa范围内实现精度±5Mpa的成形压力调控。
实施例和对比例中，脱模剂由硬脂酸锌、海藻酸钠质量比1:1组成；
实施例1
本实施例中所用原料粉末为粒度分布在20-45μm的纯铝粉和粒度在8-20μm的2A12铝合金粉末，成形之前将原料粉末烘干4小时，同时根据原料粉末特性和前期相关研究得到不同粉末的松装比。
步骤一
往模具上压头7、模套9、模具下压头10上涂覆脱模剂；组装模具；组装后；通过螺旋旋钮13调整螺旋控高仪升降台11的高度，使得模具下压头10的上表面到模套9顶部所在水平面的垂直距离为d1；所述d1＝0.25mm；
步骤二
往模套9与模具下压头10所构成的容器内铺设第一金属粉末(纯铝粉)直至第一金属粉末填满整个容器；然后刮平，使得所填充的第一金属粉末的上沿与模套9的上表面在同一水平位置；
步骤三
通过预压成形系统1下压模具上压头7；使得模具上压头7以250MPa压力作用于所填充的第一金属粉末上，保压5s；得到第一超薄金属预制层；卸除预压成形系统1施加给模具上压头7的压力；然后通过螺旋旋钮13使得螺旋控高仪升降台11上升并螺旋控高仪升降台11顶着模具下压头10在模套9的内腔内向上移动，直至第一超薄金属预制层与模套9的上边沿处于同一水平面上；此时移走模具上压头7；然后再下调螺旋控高仪升降台11；使得第一超薄金属预制层距离模套9顶部所在水平面的垂直距离为d2；所述d2等于0.2mm；
步骤四
往模具上压头7涂覆脱模剂；往模套9与第一超薄金属预制层所构成的容器内铺设第二金属粉末(2A12铝合金粉末)直至第二金属粉末填满整个容器；然后刮平，使得所填充的第二金属粉末的上沿与模套9的上表面在同一水平位置；
步骤五
通过预压成形系统1下压模具上压头7；使得模具上压头7以200MPa压力作用于所填充的第二金属粉末上，保压5s；得到第二超薄金属预制层；卸除预压成形系统1施加给模具上压头7的压力；然后通过螺旋旋钮13使得螺旋控高仪升降台11上升并螺旋控高仪升降台11顶着模具下压头10在模套9的内腔内向上移动，直至第二超薄金属预制层与模套9的上边沿处于同一水平面上；此时移走模具上压头7；然后再下调螺旋控高仪升降台11；使得第二超薄金属预制层距离模套9顶部所在水平面的垂直距离为d3；所述d3等于0.25mm；
步骤六
往模具上压头7涂覆脱模剂；往模套9与第二超薄金属预制层所构成的容器内铺设第三金属粉末(纯铝粉末)直至第三金属粉末填满整个容器；然后刮平，使得所填充的第三金属粉末的上沿与模套9的上表面在同一水平位置；
通过预压成形系统1下压模具上压头7；使得模具上压头7以220MPa压力作用于所填充的第三金属粉末上，保压5s；得到第三超薄金属预制层；卸除预压成形系统1施加给模具上压头7的压力；然后通过螺旋旋钮13使得螺旋控高仪升降台11上升并螺旋控高仪升降台11顶着模具下压头10在模套9的内腔内向上移动，直至第三超薄金属预制层与模套9的上边沿处于同一水平面上；此时移走模具上压头7；然后再下调螺旋控高仪升降台11；使得模具下压头10的第比和模套9位于同一水平面上；打开钢带中转传送系统电机3，将模压成形套件转移至钢带4，利用钢带的平稳传送将模压成形套件传送至最终成形操作平台5；打开最终成形系统6，将成形压力调整到300MPa，压制并保持20s；然后采用正向脱模技术得到纯铝-2A12铝合金-纯铝三层梯度分布的成形坯体，每层压实厚度在0.1±0.01mm，坯体总厚度0.32mm。成形坯体为圆形薄片，其半径为9cm。
重复实施例1；100次；成品率为93％。
对比例1
采用现有圆形模具；其由模具上压头；模套；模具下压头以及承载台构成；先铺设纯铝粉(用量和实施例1压制第一金属预压层一致)，压制(压力和实施例1压制第一金属预压层的压力一致)；脱出模具上压头时，该金属薄层存在多处开裂情况；导致无法进行下一步的操作。
对比例2
采用现有圆形模具；其由模具上压头；模套；模具下压头以及承载台构成；先铺设一层纯铝粉(用量和实施例1压制第一金属预压层一致)、在铺设一层2A12铝合金粉末(用量和实施例1压制第二金属预压层一致)、最后铺设一层纯铝粉(用量和实施例1压制第三金属预压层一致)以250MPa压制5s；脱模；发现产品上下两个表面均存在多处开裂的情况。
实施例2
粉末预处理和成分配备；将粒度为8-15μm的铝基体粉末和粒度分布为30-50μm的球形氯化钠粉末在80℃的烘箱中烘干4小时。按照铝合金粉末：致孔剂粉末＝X：(100-X)的方式配备不同体系的复合原料粉末；将2A12粉末和水溶性造孔剂粉末按照不同体积分数配比(X的取值分别为60、70、80、90和100)，分别编号A1-A5，然后在三维混料机中混合3h，混料机转速20r/min，然后真空环境下取出封存备用。
步骤一
往模具上压头7、模套9、模具下压头10上涂覆脱模剂(硬脂酸锌+海藻酸钠复合脱模剂(质量比1:1))；组装模具；组装后；通过螺旋旋钮13调整螺旋控高仪升降台11的高度，使得模具下压头10的上表面到模套9顶部所在水平面的垂直距离为d1；所述d1＝0.20mm；
步骤二
往模套9与模具下压头10所构成的容器内铺设第一金属粉末(A1)直至第一金属粉末填满整个容器；然后刮平，使得所填充的第一金属粉末的上沿与模套9的上表面在同一水平位置；
步骤三
通过预压成形系统1下压模具上压头7；使得模具上压头7以250MPa压力作用于所填充的第一金属粉末上，保压5s；得到第一超薄金属预制层；卸除预压成形系统1施加给模具上压头7的压力；然后通过螺旋旋钮13使得螺旋控高仪升降台11上升并螺旋控高仪升降台11顶着模具下压头10在模套9的内腔内向上移动，直至第一超薄金属预制层与模套9的上边沿处于同一水平面上；此时移走模具上压头7；然后再下调螺旋控高仪升降台11；使得第一超薄金属预制层距离模套9顶部所在水平面的垂直距离为d2；所述d2等于0.20mm；
步骤四
往模具上压头7涂覆脱模剂；往模套9与第一超薄金属预制层所构成的容器内铺设第二金属粉末(A2)直至第二金属粉末填满整个容器；然后刮平，使得所填充的第二金属粉末的上沿与模套9的上表面在同一水平位置；
步骤五
通过预压成形系统1下压模具上压头7；使得模具上压头7以240MPa压力作用于所填充的第二金属粉末上，保压5s；得到第二超薄金属预制层；卸除预压成形系统1施加给模具上压头7的压力；然后通过螺旋旋钮13使得螺旋控高仪升降台11上升并螺旋控高仪升降台11顶着模具下压头10在模套9的内腔内向上移动，直至第二超薄金属预制层与模套9的上边沿处于同一水平面上；此时移走模具上压头7；然后再下调螺旋控高仪升降台11；使得第二超薄金属预制层距离模套9顶部所在水平面的垂直距离为d3；所述d3等于0.20mm；
步骤六
往模具上压头7涂覆脱模剂；往模套9与第二超薄金属预制层所构成的容器内铺设第三金属粉末(纯铝粉末)直至第三金属粉末填满整个容器；然后刮平，使得所填充的第三金属粉末的上沿与模套9的上表面在同一水平位置；通过预压成形系统1下压模具上压头7；使得模具上压头7以230MPa压力作用于所填充的第二金属粉末上，保压5s；得到第三超薄金属预制层；其中d4＝0.20mm、d5等于0.20mm。
依次重复步骤四和步骤五，得到第四和第五超薄金属预制层；
此时移走模具上压头7；然后再下调螺旋控高仪升降台11；使得模具下压头10的第比和模套9位于同一水平面上；打开钢带中转传送系统电机3，将模压成形套件转移至钢带4，利用钢带的平稳传送将模压成形套件传送至最终成形操作平台5；打开最终成形系统6，将成形压力调整到300MPa，压制并保持20s；然后采用正向脱模技术得到不同孔隙率分布的五层密度梯度分布的成形坯体，每层压实厚度在0.1±0.01mm，坯体总厚度0.56mm。成形坯体为圆形薄片，其半径为10cm。
重复实施例1；100次；成品率为90％。
进一步扩大模具尺寸，发现当模套内腔水平横截面的面积大于320平方厘米后，产品的成品率急剧下降，当面积大于500平方厘米时，成功率低于10％。

Claims (10)

1.一种大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置；其特征在于：所述大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置包括预压成形系统(1)和叠层铺粉成形系统(2)，所述叠层铺粉成形系统(2)由模具上压头(7)、模套(9)、模具下压头(10)、螺旋控高仪升降台(11)、螺旋控高仪平台(12)、螺旋旋钮(13)、升降螺杆(14)和控高仪底座(15)组成；
所述预压成形系统(1)提供向下的压力；
组装后，所述螺旋控高仪升降台(11)上表面与模具下压头(10)水平接触；螺旋控高仪升降台(11)下表面与升降螺杆(14)相连，螺旋控高仪升降台(11)的侧壁与螺旋控高仪平台(12)的内腔接触或留有小于100微米的间隙，且螺旋控高仪升降台(11)能在螺旋控高仪平台(12)的内腔上下移动；所述螺旋控高仪升降台(11)进入模套(9)后，螺旋控高仪升降台(11)的侧壁与模套(9)的内腔接触或留有小于100微米的间隙，且螺旋控高仪升降台(11)能在模套(9)的内腔内上下移动；
所述模套(9)水平横切后，所得横截面的面积大于10000mm2。
2.根据权利要求1所述的一种大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置；其特征在于：所述大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置还包括最终压制成形系统(6)，中转系统由电机(3)和履带(4)组成；
组装后，最终成形操作平台(5)的上表面、履带(4)、模套(9)的下表面位于同一水平面。
3.根据权利要求1所述的一种大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置；其特征在于：预压成形系统(1)采用数控油压系统，其施压范围为100MPa-500MPa且施压精度在±5MPa，压头最大行程为200mm。
4.根据权利要求1所述的一种大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置的应用，其特征在于；包括下述步骤；
步骤一
往模具上压头(7)、模套(9)、模具下压头(10)上涂覆脱模剂；组装模具；组装后；通过螺旋旋钮(13)调整螺旋控高仪升降台(11)的高度，使得模具下压头(10)的上表面到模套(9)顶部所在水平面的垂直距离为d1；所述d1小于1.5mm；
步骤二
往模套(9)与模具下压头(10)所构成的容器内铺设第一金属粉末直至第一金属粉末填满整个容器；然后刮平，使得所填充的第一金属粉末的上沿与模套(9)的上表面在同一水平位置；
步骤三
通过预压成形系统(1)下压模具上压头(7)；使得模具上压头(7)以P1压力作用于所填充的第一金属粉末上；得到第一超薄金属预制层；卸除预压成形系统(1)施加给模具上压头(7)的压力；然后通过螺旋旋钮(13)使得螺旋控高仪升降台(11)上升并螺旋控高仪升降台(11)顶着模具下压头(10)在模套(9)的内腔内向上移动，直至第一超薄金属预制层与模套(9)的上边沿处于同一水平面上；此时移走模具上压头(7)；然后再下调螺旋控高仪升降台(11)；使得第一超薄金属预制层距离模套(9)顶部所在水平面的垂直距离为d2；所述d2小于1.5mm；
步骤四
往模具上压头(7)涂覆脱模剂；往模套(9)与第一超薄金属预制层所构成的容器内铺设第二金属粉末直至第二金属粉末填满整个容器；然后刮平，使得所填充的第二金属粉末的上沿与模套(9)的上表面在同一水平位置；
步骤五
通过预压成形系统(1)下压模具上压头(7)；使得模具上压头(7)以P2压力作用于所填充的第二金属粉末上；得到第二超薄金属预制层；卸除预压成形系统(1)施加给模具上压头(7)的压力；然后通过螺旋旋钮(13)使得螺旋控高仪升降台(11)上升并螺旋控高仪升降台(11)顶着模具下压头(10)在模套(9)的内腔内向上移动，直至第二超薄金属预制层与模套(9)的上边沿处于同一水平面上；此时移走模具上压头(7)；然后再下调螺旋控高仪升降台(11)；使得第二超薄金属预制层距离模套(9)顶部所在水平面的垂直距离为d3；所述d3小于1.5mm；
步骤六
依次重复步骤四、步骤五；在第N超薄金属预制层铺设第N+1金属粉末直至第N+1金属粉末填满整个容器；然后刮平，使得所填充的第N+1金属粉末的上沿与模套(9)的上表面在同一水平位置；然后以PN+1的压力压制；直至得到设定层数和厚度的预压坯；所述N大于等于2；
其中PN+1＝P1-(10～25)(N+1)；其中N选自2，3，4，……，9中任意一个整数；且P1大于等于250MPa；
其中dn小于1.5mm；所述n选自3、4、5、6、7、8、9、10中任意一整数。
5.根据权利要求4所述的一种大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置的应用，其特征在于；步骤六所得预压坯连同模套(9)、模具下压头(10)一起平移至履带(4)上，经电机(3)输送至最终成形操作平台(5)上，在最终成形操作平台(5)进行最终压制，然后脱模，得到成品；所述成品的厚度为小于3mm，且成品中任意一面的表面积大于等于10000mm2。
6.根据权利要求4所述的一种大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置的应用，其特征在于：所述N大于等于5小于等于9。
7.根据权利要求4所述的一种大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置的应用，其特征在于：第N超薄金属预制层的厚度为200-500微米。
8.根据权利要求4所述的一种大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置的应用，其特征在于；以粉末粒度为8-15μm的金属合金粉末和粒度分布为30-50μm的致孔剂为原料，按照不同的X值，按照金属合金粉末：致孔剂粉末＝X：(100-X)的方式配备不同体系的复合原料粉末并混合均匀，并按照X的取值由小到大的顺序依次得到不同体系的复合粉末，编号为第一金属粉末、第二金属粉末、……第N金属粉末、第N+1金属粉末，封存备用；其中致孔剂选自硫酸钾、氯化钠、尿素、空心氧化铝球、漂珠中的至少一种；所述X的取值范围为：50-100。
9.根据权利要求5所述的一种大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置的应用，其特征在于；在最终成形操作平台(5)进行最终压制的压制压力为150-300MPa。
10.根据权利要求5所述的一种大尺寸超薄粉末冶金梯度材料的成形装置的应用，其特征在于；在最终成形操作平台(5)进行最终压制，然后正向脱模得到密度梯度分布的成品；成品经烧结或烧结+浸泡得到了超薄密度梯度分布的金属合金。
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