[发明专利]基于基因组高通量技术的高性能铝合金材料的制备装备及方法

说明书

本发明公开了一种基于基因组高通量技术的高性能铝合金材料的制备装备及方法，包括：元素箱组件、送料斗机构、熔炼装置；元素箱组件安装在设备的一端；送料斗机构上设置有与元素箱组件配合的漏斗和可水平、垂直移动的移动装置，使其根据水平设置的多个元素箱获取元素后，再通过垂直移动放入下一工位的熔炼装置；位于装备下部水平设置至少一个以上熔炼装置，熔炼装置由加热部分与搅拌部分组成。本发明可以实现一次性配比多种不同材质的铝合金材料成分，完全实现机械自动化，配料精度高，重复性强，熔炼温度场一致性高等特点；也可以实现高通量制备铝合金在多种环境下生产多种批次的基因组铝合金试样制备。

技术领域

本发明属于有色金属冶炼制造技术领域，具体涉及一种基因组高通量铝合金成分精确配比与冶炼技术的制备装备及方法。

背景技术

材料是人类生活和生产的物质基础，材料科学是决定工业发展进度重要因素之一，随着国内新材料的发展，材料基因组高通量制备技术已取得了较大的进展，并被证明为可有效地加速材料研发应用进程，因此被列为材料基因组计划的三大技术要素之一。20世纪90年代末期，高通量组合材料实验方法已在较大范围被材料科技工业领域接受,主要应用于金属、陶瓷、无机化合物、高分子等材料的研发与产业化。高通量实验在材料基因组技术中有着非常重要的地位与作用，但是因为高通量制备技术的制约，导致一些高通量实验方法的应用受到局限发展。面对未来材料科学技术的挑战与发展，基于基因组高通量技术的高性能材料的制备装备能在短时间内完成大量样品的制备，因此加速发展基因组高通量设备迫在眉睫。高通量铝合金制备设备其核心思想是将传统材料研究中采用顺序迭代方法改为并行处理，以量变引起材料研究效率的质变。因此我们在材料设计上，需要通过计算机模拟技术，应用理论模型和基础数据结合，将绝大多数材料计算结果准确配比熔炼，通过精密数据管理的方式替代传统经验和配料方法，铝合金基因组高通量实验可快速地提供有价值的研究成果，为材料模拟计算提供海量的基础数据并直接加速材料的筛选和优化，使海量的实验数据真正发挥其作用，加速材料研发和应用，使材料数据库得到充实，为材料研发打下坚实基础。基因组高通量技术的高性能铝合金材料制备装备，将顺应材料基因组科技的研发要求，不断被人们广泛采用，高性能铝合金材料也会因基因组高通量技术取得飞速发展。

发明内容

1、发明目的。

本发明为了解决高通量铝合金制备研究并行处理，为材料模拟计算提供海量的基础数据并直接加速材料的筛选和优化的问题，而提出了一种基因组高通量技术的高性能铝合金材料制备装备及方法。

2、本发明所采用的技术方案。

本发明公开了一种基于基因组高通量技术的高性能铝合金材料的制备装备，包括：元素箱组件、送料斗机构、熔炼装置；

元素箱组件安装在设备的一端；送料斗机构上设置有与元素箱组件配合的漏斗和可水平、垂直移动的移动装置，使其根据水平设置的多个元素箱获取元素后，再通过垂直移动放入下一工位的熔炼装置；位于装备下部水平设置至少一个以上熔炼装置，熔炼装置由加热部分与搅拌部分组成，其上端两侧设有平行移动导轨，送料斗机构沿着导轨水平移动至各熔炼装置后通过漏斗张合将元素分装在熔炼装置内的试样坩埚；元素箱数量为n个，n≥1；每个装载着 n种不同元素铝合金中间合金颗粒；试样坩埚膛底部安装加热装置、电磁搅拌装置以及熔炼温控系统。

在材料固液态转变时，进行电磁搅拌干扰，铝合金溶液可通过在电磁搅拌下凝固，当所有配料全部完成并加入坩埚后，后进入熔炼环节，熔炼炉开始加热，混合铝合金中间合金颗粒被融化，此时电磁搅拌开始按照程序设定要求搅拌，搅拌结束后，关闭熔炼炉，开始进行冷却，熔炼温控系统一直监测铝液温度，当温度降至液相线时，电磁搅拌继续工作，直至铝液凝固，电磁搅拌停止，此时试样制备完成。制备试样完全凝固后，可通过取件机器人以此进行抓取存放，从而实现基因组高通量铝合金试样制备。进行集中熔炼加热，集中控温。集中控温的目的是均匀化炉子内部温度场，这样单个试样坩埚受热也将非常均匀，制备试样条件也相对一致。