[發明專利]材料的高通量制備方法、其應用與材料的高通量制備的裝置

在審

• 申請號: 201610121085.8
• 申請日: 2016-03-03
• 公開（公告）號: CN107153025A
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01N1/42
• 分類號: G01N1/42;G01N1/44
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 趙青朵

技術領域

本發明涉及材料技術領域，尤其涉及材料的高通量制備方法、其應用與材料的高通量制備的裝置。

背景技術

金屬材料和陶瓷材料等材料在熱處理過程中的冷卻速率將直接影響材料的微觀組織，并最終影響材料的力學性能。因此，研究金屬材料熱處理過程中的冷卻速率對于優化熱處理工藝，提高材料的力學性能是至關重要的。

目前不同的冷卻速率對材料組織和性能影響的測定方法主要是：針對同一種多根試樣在不同冷卻速率下進行試樣制備并分別對這些試樣進行組織和性能的檢測。該種方法雖然能夠實現不同冷卻速率對材料組織性能影響的檢測，但是該方案在實際檢測的過程中受多種因素的制約，不能保證只有冷卻速率這種單一變量，因此也不能夠保證檢測結果的準確性。同時該方法所需要的材料多，而且制備和檢測時間長等，從而造成該方法的成本等耗費高。

目前，材料熱處理過程中的冷卻方式包括：水淬、油淬以及空氣中冷卻等多種冷卻方式，上述冷卻方式均是直接將樣品放入冷卻介質中進行冷卻，冷卻速率單一或難于控制。由此，本申請利用高通量技術提出了一種高通量材料的制備方法、裝置及其應用。

發明內容

本發明解決的技術問題在于提供一種高通量材料的制備方法，本申請提供的材料的高通量制備方法能夠在一個試樣的不同位置上同時形成一系列不同的冷卻速率，從而高效地得到在不同位置具有不同組織和性能的材料或材料集合體。

有鑒于此，本申請提供了一種材料的高通量制備方法，包括：

將材料試樣進行加熱后保溫，然后將保溫后的材料試樣保持原位并自保溫后的材料試樣的一端進行冷卻。

優選的，所述材料試樣為固體狀態的材料，所述固體狀態的材料選自金屬材料、陶瓷材料和復合材料。

優選的，所述金屬材料選自鎳基合金、鈷基合金、鐵基合金、鈦基合金、銅基合金、鋁基合金或鎂基合金，所述金屬材料按照鑄造、加工變形或粉末冶金制備得到。

優選的，所述材料試樣的長度為10mm～150mm，優選為50mm～100mm；所述材料試樣的形狀為圓柱體或立方體。

優選的，所述冷卻的介質為流體介質，優選為水、油、氣或塑料，所述冷卻的方式以射流的方式進行；所述冷卻的速率大于等于0.01℃/s，優選為0.1℃/s～50℃/s。

優選的，所述材料試樣的其它端面采用保溫處理。

本申請還提供了一種材料的高通量制備的裝置，包括：溫度測定傳感器、感應加熱線圈、感應加熱變壓器、感應線圈電源、溫度顯示儀、計算機、冷卻介質存儲裝置和冷卻介質輸送裝置；

所述感應加熱線圈的輸入端與感應加熱變壓器的輸出端相連，所述感應加熱變壓器的輸入端與感應線圈電源的輸出端相連；

所述溫度測定傳感器的輸出端與所述溫度顯示儀的輸入端相連，所述溫度顯示儀的輸出端與所述計算機的輸入端相連；

所述冷卻介質輸送裝置的出口與材料試樣一端對應設置，所述冷卻介質輸送裝置的入口與所述冷卻介質存儲裝置的出口相連。

本申請還提供了一種材料的高通量制備的裝置，包括：溫度測定傳感器、感應加熱線圈、感應加熱變壓器、感應線圈電源、爐體、溫度顯示儀、計算機、冷卻介質存儲和輸送裝置；

所述感應加熱線圈設置于所述爐體內部，且輸入端與設置于所述爐體外部的感應加熱變壓器的輸出端相連，所述感應加熱變壓器的輸入端與設置于所述爐體外部的感應線圈電源的輸出端相連；

所述溫度測定傳感器設置于所述爐體內部，且輸出端與設置于所述爐體外部的溫度顯示儀的輸入端相連，所述溫度顯示儀的輸出端與設置于所述爐體外部的計算機的輸入端相連；

所述爐體設置有開口，且通過管道與所述冷卻介質存儲裝置的入口相連；所述冷卻介質存儲裝置的出口與所述冷卻介質輸送裝置的入口相連，所述冷卻介質輸送裝置的出口與所述爐體的另一開口相連，所述冷卻介質輸送裝置的出口與材料試樣的一端對應設置。

優選的，所述溫度測定傳感器為接觸式或非接觸式，所述接觸式的溫度測定傳感器為熱電偶，所述非接觸式的溫度測定傳感器為紅外溫度測量儀，所述熱電偶為一根或一根以上，所述紅外溫度測量儀為一個或一個以上。