[发明专利]材料的高通量制备方法、其应用与材料的高通量制备的装置

说明书

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及材料的高通量制备方法、其应用与材料的高通量制备的装置。

背景技术

金属材料和陶瓷材料等材料在热处理过程中的冷却速率将直接影响材料的微观组织，并最终影响材料的力学性能。因此，研究金属材料热处理过程中的冷却速率对于优化热处理工艺，提高材料的力学性能是至关重要的。

目前不同的冷却速率对材料组织和性能影响的测定方法主要是：针对同一种多根试样在不同冷却速率下进行试样制备并分别对这些试样进行组织和性能的检测。该种方法虽然能够实现不同冷却速率对材料组织性能影响的检测，但是该方案在实际检测的过程中受多种因素的制约，不能保证只有冷却速率这种单一变量，因此也不能够保证检测结果的准确性。同时该方法所需要的材料多，而且制备和检测时间长等，从而造成该方法的成本等耗费高。

目前，材料热处理过程中的冷却方式包括：水淬、油淬以及空气中冷却等多种冷却方式，上述冷却方式均是直接将样品放入冷却介质中进行冷却，冷却速率单一或难于控制。由此，本申请利用高通量技术提出了一种高通量材料的制备方法、装置及其应用。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种高通量材料的制备方法，本申请提供的材料的高通量制备方法能够在一个试样的不同位置上同时形成一系列不同的冷却速率，从而高效地得到在不同位置具有不同组织和性能的材料或材料集合体。

有鉴于此，本申请提供了一种材料的高通量制备方法，包括：

将材料试样进行加热后保温，然后将保温后的材料试样保持原位并自保温后的材料试样的一端进行冷却。

优选的，所述材料试样为固体状态的材料，所述固体状态的材料选自金属材料、陶瓷材料和复合材料。

优选的，所述金属材料选自镍基合金、钴基合金、铁基合金、钛基合金、铜基合金、铝基合金或镁基合金，所述金属材料按照铸造、加工变形或粉末冶金制备得到。

优选的，所述材料试样的长度为10mm～150mm，优选为50mm～100mm；所述材料试样的形状为圆柱体或立方体。

优选的，所述冷却的介质为流体介质，优选为水、油、气或塑料，所述冷却的方式以射流的方式进行；所述冷却的速率大于等于0.01℃/s，优选为0.1℃/s～50℃/s。

优选的，所述材料试样的其它端面采用保温处理。

本申请还提供了一种材料的高通量制备的装置，包括：温度测定传感器、感应加热线圈、感应加热变压器、感应线圈电源、温度显示仪、计算机、冷却介质存储装置和冷却介质输送装置；

所述感应加热线圈的输入端与感应加热变压器的输出端相连，所述感应加热变压器的输入端与感应线圈电源的输出端相连；

所述温度测定传感器的输出端与所述温度显示仪的输入端相连，所述温度显示仪的输出端与所述计算机的输入端相连；

所述冷却介质输送装置的出口与材料试样一端对应设置，所述冷却介质输送装置的入口与所述冷却介质存储装置的出口相连。

本申请还提供了一种材料的高通量制备的装置，包括：温度测定传感器、感应加热线圈、感应加热变压器、感应线圈电源、炉体、温度显示仪、计算机、冷却介质存储和输送装置；

所述感应加热线圈设置于所述炉体内部，且输入端与设置于所述炉体外部的感应加热变压器的输出端相连，所述感应加热变压器的输入端与设置于所述炉体外部的感应线圈电源的输出端相连；

所述温度测定传感器设置于所述炉体内部，且输出端与设置于所述炉体外部的温度显示仪的输入端相连，所述温度显示仪的输出端与设置于所述炉体外部的计算机的输入端相连；

所述炉体设置有开口，且通过管道与所述冷却介质存储装置的入口相连；所述冷却介质存储装置的出口与所述冷却介质输送装置的入口相连，所述冷却介质输送装置的出口与所述炉体的另一开口相连，所述冷却介质输送装置的出口与材料试样的一端对应设置。

优选的，所述温度测定传感器为接触式或非接触式，所述接触式的温度测定传感器为热电偶，所述非接触式的温度测定传感器为红外温度测量仪，所述热电偶为一根或一根以上，所述红外温度测量仪为一个或一个以上。