【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及高溫合金加工，具體涉及高通量制備梯度成分合金的裝置及方法。
技術介紹
1、新材料的研發水平及產業化規模是衡量一個國家經濟發展、科技進步和國防實力的重要標志，也是提升國家競爭力的基礎保障。傳統的“試錯法”在新材料從研發到應用過程中耗時長達10-20年，無法滿足制造業快速迭代的需求。這種研究方法依賴大量試驗，消耗大量人力、物力資源和時間，且具有一定的盲目性和偶然性。材料高通量實驗通過短時間內完成大量樣品的制備，實現并行處理，從而顯著提高材料研究效率。高通量實驗不僅為材料模擬計算提供海量基礎數據，充實材料數據庫，還為計算模型提供實驗驗證，優化和修正模型。更重要的是，高通量實驗能快速提供有價值的研究成果，直接加速材料的篩選和優化。隨著中國材料科技的快速發展和材料基因組方法在研發中的廣泛應用，高通量實驗的重要性日益凸顯。
2、相關技術公開了一種高溫合金塊的高通量制備方法及裝置，該方法通過真空模具中添加金屬粉末后壓鑄成型，并通過機械臂精準操控進行梯度冷卻的熱處理工藝。然而，該方法操作過程繁瑣，需要將金屬制備成粉末以保證均勻混合，對機械臂精度要求較高，對控制系統和粉末流速調節系統的技術要求較高，并且該方法及裝置并不適用所有類型的金屬粉末。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術提供了一種高通量制備梯度成分合金的裝置及方法，以解決相關技術中的高通量制備方法及裝置需要制備金屬粉末、制備工藝復雜的問題。
2、第一方面，本專利技術提供了一種高通量制備梯度成分合金的裝
3、真空腔；
4、旋切裝置，設于所述真空腔，所述旋切裝置包括固定部、旋轉部以及用于驅動所述旋轉部繞其軸線轉動的驅動裝置，所述旋轉部沿周向均勻間隔設置有多個第一安裝孔，所述固定部設有與多個所述第一安裝孔一一對應的第二安裝孔；
5、驅動裝置，設于所述真空腔，用于驅動所述旋轉部繞其軸線轉動，使所述旋轉部具有初始位置和繞其軸線旋轉預設角度后的旋轉位置，在所述初始位置時，所述第一安裝孔與所述第二安裝孔一一對應連通，初始位置時相連通的所述第一安裝孔和所述第二安裝孔構成樣品槽，多個所述樣品槽內適于依次交替插入第一合金試樣和第二合金試樣，所述預設角度與相鄰兩個所述第一安裝孔所對應的圓心角相等；
6、加熱裝置，用于將所述第一合金試樣和第二合金試樣加熱至熔融狀態，所述第一合金試樣和第二合金試樣被加熱至熔融狀態時，所述旋轉部適于在所述驅動裝置的驅動下旋轉至所述旋轉位置；
7、冷卻裝置，設于所述真空腔，用于在形成梯度成分合金樣品后對所述梯度成分合金樣品冷卻。
8、有益效果：需要制備梯度成分合金時，旋切裝置中的旋轉部剛開始位于初始位置，將第一合金試樣和第二合金試樣依次交替插入樣品槽中，之后對真空腔抽真空，給加熱裝置通電，將第一合金試樣和第二合金試樣加熱至熔融狀態，之后使驅動裝置工作，驅動旋轉部旋轉預設角度，旋轉部旋轉的時候帶動第二安裝孔內熔融狀態的合金一起旋轉，固定部中第二安裝孔內熔融狀態的合金固定不動，因此旋轉過程為使熔融狀態的第一合金試樣和第二合金試樣剪切的過程，使各個第一合金試樣和第二合金試樣分為上下兩部分，旋轉部旋轉預設角度后，位于旋轉部中的部分第一合金試樣與位于固定部中的部分第二合金試樣對齊，位于旋轉部中的部分第二合金試樣與位于固定部中的部分第一合金試樣對齊，之后進行等溫擴散，部分第一合金試樣與部分第二合金試樣等溫擴散形成梯度成分合金樣品，冷卻裝置將梯度成分合金樣品冷卻到室溫后，可將梯度成分合金樣品取出。
9、該高通量制備梯度成分合金的裝置，一次可制備出多個梯度成分合金樣品，且合金樣品的成分均勻，可顯著提高生產效率，滿足工業大規模生產的需求，更適合于大尺寸、大規模和快速的材料篩選和優化，具有更廣泛的材料科學和工業應用潛力。
10、在一種可選的實施方式中，所述旋轉部為環狀結構，所述旋轉部的內側設有柱體結構，所述柱體結構與所述固定部固定連接，所述加熱裝置包括穿過所述固定部并插入所述柱體結構的多個加熱體，多個所述加熱體沿周向均勻分布。
11、有益效果：通過在旋轉部的內側設置柱體結構，柱體結構與固定部固定連接，不隨旋轉部一起轉動，加熱體均勻分布于柱體結構，空間布局上更緊湊。
12、在一種可選的實施方式中，所述固定部及所述柱體結構穿設有剛玉管，所述加熱體設于所述剛玉管內。
13、有益效果：使用剛玉管可以減少直接接觸高溫加熱元件的風險，提高實驗操作的安全性。并且剛玉管能夠均勻地分散加熱體產生的熱量，確保實驗樣品在整個加熱過程中受熱均勻，這對于實驗結果的一致性和可重復性至關重要。
14、在一種可選的實施方式中，所述固定部包括上塊，所述柱體結構與所述上塊固定連接，所述上塊設有所述第二安裝孔以及補充液槽，所述補充液槽位于所述上塊的頂部并所述第二安裝孔連通，所述補充液槽的上端自上至下適于依次放置石墨塊、石墨氈和石墨塊。
15、有益效果：由于樣品在制備過程中不可避免會產生氣孔，補充液用于對產生缺陷的部位起填補作用，由于在加熱過程中，液體發生膨脹，液體張力的存在會導致補充液無法依靠重力直接流入第二安裝孔內，因此石墨氈和石墨塊的設置可以阻止補充液向上流動，并且石墨氈在受熱時，體積會迅速膨脹，為補充液的向下流動提供了擠壓應力。
16、在一種可選的實施方式中，所述固定部還包括頂部固定塊，所述頂部固定塊設有螺栓孔，第一螺栓固定于所述螺栓孔中并適于與所述石墨塊接觸。
17、有益效果：第一螺栓固定于螺栓孔中并與石墨塊接觸，從而在液體發生膨脹時，可以對石墨塊施加抵壓力，阻止補充液向上流動，確保補充液可向下流入第二安裝孔內。另外，將頂部固定塊拆下來后，可便于對補充液槽添加補充液。
18、在一種可選的實施方式中，所述旋切裝置還包括底部支撐座，所述底部支撐座與所述固定部通過連接板固定連接，所述連接板同時與所述頂部固定塊和所述上塊固定連接，所述旋轉部可轉動地設置于所述底部支撐座上。
19、有益效果：連接板的設置將旋切裝置連接為一體，便于將旋切裝置安裝到真空腔中。
20、在一種可選的實施方式中，所述頂部固定塊及所述底部支撐座分別設有安裝槽，所述安裝槽內設有熱電偶。
21、有益效果：熱電偶的設置可以實時監測樣品的溫度，進而判斷樣品是否處于熔融狀態，同時也便于實現對溫度的控制，確保所制備的合金樣品成分的均勻性和可預測性。
22、在一種可選的實施方式中，所述旋轉部為齒輪，所述驅動裝置包括：
23、電機；
24、推桿，適于在所述電機的驅動下沿直線發生進給運動；
25、齒條，與所述推桿相連，所述齒條與所述齒輪嚙合連接。
26、有益效果：推桿在電機的驅動下沿直線發生進給運動，齒條與推桿相連，因此會隨推桿沿直線運動，齒條與齒輪嚙合連接，從而可實現帶動齒輪旋轉。驅動裝置的結構簡單，可以通過控制電機的直線進給距離來控制齒輪的旋轉角本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種高通量制備梯度成分合金的裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的高通量制備梯度成分合金的裝置，其特征在于，所述旋轉部(403)為環狀結構，所述旋轉部(403)的內側設有柱體結構(406)，所述柱體結構(406)與所述固定部固定連接，所述加熱裝置包括穿過所述固定部并插入所述柱體結構(406)的多個加熱體，多個所述加熱體沿周向均勻分布。
3.根據權利要求2所述的高通量制備梯度成分合金的裝置，其特征在于，所述固定部及所述柱體結構(406)穿設有剛玉管(5)，所述加熱體設于所述剛玉管(5)內。
4.根據權利要求2所述的高通量制備梯度成分合金的裝置，其特征在于，所述固定部包括上塊(402)，所述柱體結構(406)與所述上塊(402)固定連接，所述上塊(402)設有所述第二安裝孔以及補充液槽(4021)，所述補充液槽(4021)位于所述上塊(402)的頂部并所述第二安裝孔連通，所述補充液槽(4021)的上端自上至下適于依次放置石墨塊、石墨氈和石墨塊。
5.根據權利要求4所述的高通量制備梯度成分合金的裝置，其特征在于，所述固定部
6.根據權利要求5所述的高通量制備梯度成分合金的裝置，其特征在于，所述旋切裝置(4)還包括底部支撐座(404)，所述底部支撐座(404)與所述固定部通過連接板(405)固定連接，所述連接板(405)同時與所述頂部固定塊(401)和所述上塊(402)固定連接，所述旋轉部(403)可轉動地設置于所述底部支撐座(404)上。
7.根據權利要求6所述的高通量制備梯度成分合金的裝置，其特征在于，所述頂部固定塊(401)及所述底部支撐座(404)分別設有安裝槽，所述安裝槽內設有熱電偶。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的高通量制備梯度成分合金的裝置，其特征在于，所述旋轉部(403)為齒輪，所述驅動裝置(3)包括：
9.根據權利要求1至7中任一項所述的高通量制備梯度成分合金的裝置，其特征在于，所述真空腔(1)設有真空泵接口(101)、水路接口(102)、電控接口(103)、觀察窗(104)和限位底座(105)，所述限位底座(105)用于對所述冷卻裝置(2)的位置進行限位。
10.一種高通量制備梯度成分合金的方法，其特征在于，應用于權利要求1至9中任一項所述的裝置，所述方法包括：
...【技術特征摘要】
1.一種高通量制備梯度成分合金的裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的高通量制備梯度成分合金的裝置，其特征在于，所述旋轉部(403)為環狀結構，所述旋轉部(403)的內側設有柱體結構(406)，所述柱體結構(406)與所述固定部固定連接，所述加熱裝置包括穿過所述固定部并插入所述柱體結構(406)的多個加熱體，多個所述加熱體沿周向均勻分布。
3.根據權利要求2所述的高通量制備梯度成分合金的裝置，其特征在于，所述固定部及所述柱體結構(406)穿設有剛玉管(5)，所述加熱體設于所述剛玉管(5)內。
4.根據權利要求2所述的高通量制備梯度成分合金的裝置，其特征在于，所述固定部包括上塊(402)，所述柱體結構(406)與所述上塊(402)固定連接，所述上塊(402)設有所述第二安裝孔以及補充液槽(4021)，所述補充液槽(4021)位于所述上塊(402)的頂部并所述第二安裝孔連通，所述補充液槽(4021)的上端自上至下適于依次放置石墨塊、石墨氈和石墨塊。
5.根據權利要求4所述的高通量制備梯度成分合金的裝置，其特征在于，所述固定部還包括頂部固定塊(401)，所述頂部固定塊(401)設有螺栓孔(4011)，第一螺栓(6)固定于...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張博，趙勇，鐘豪，徐立明，陳翔，方澤楚，
申請(專利權)人：松山湖材料實驗室，
類型：發明
國別省市：
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