[發明專利]一種多組分材料的高通量微制造方法

有效

• 申請號: 201710946481.9
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107502765B
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 王海舟;賈云海;趙雷;陳學斌;李冬玲;王蓬;馮光;李小佳
• 申請（專利權）人: 鋼鐵研究總院
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C9/04;C22C13/00
• 代理公司: 北京中安信知識產權代理事務所(普通合伙) 11248
• 代理人: 李彬;張小娟

1.一種多組分金屬材料的高通量微制造方法，其特征在于：該方法為金屬材料一次性在不同溫度梯度場下或相同溫度場下的高通量燒結熔融制備或熱處理，步驟如下：

(1)原料準備

準備多個相同組分或不同組分的金屬樣品原料；

(2)將上述具有相同或不同成分組合的原料放置到陣列坩堝內，然后將陣列坩堝放入微波控溫加熱爐的微波腔體(1)內的載物平臺(4)上；

(3)微波腔體的真空化

加熱前先通過真空抽氣口(6)對微波腔體(1)進行抽真空；

(4)加載微波能場加熱原料

通過微波源發生器(2)使陣列坩堝中的每個單體坩堝達到設計溫度，使其中的原料在梯度溫度場或相同溫度場下進行熱燒結熔融制備或熱處理；

其中，所述陣列坩堝中的相鄰單體坩堝是由具有梯度變化吸收微波能的材料制成，或者由具有相同吸收微波能的材料制成。

2.根據權利要求1所述的多組分金屬材料的高通量微制造方法，其特征在于：該方法為金屬材料一次性在不同溫度梯度場下或相同溫度梯度場下的高通量燒結熔融制備，步驟如下：

(a)材料粉末的混合

稱取一系列規定質量的母體材料粉末和欲添加元素或組分粉末，按一定的設計配比關系混合均勻，以制取具有不同成分組合的混合粉體材料(9)系列；

(b)將具有不同成分組合的混合粉體材料(9)系列填充至蜂巢陣列坩堝(3)，然后將蜂巢陣列坩堝(3)放入微波控溫加熱爐的微波腔體(1)內的載物平臺(4)上；

(c)微波腔體的真空化

加熱前先通過真空抽氣口(6)對微波腔體(1)進行抽真空；

(d)加載微波能場加熱粉體材料

通過微波源發生器(2)使蜂巢陣列坩堝(3)中的每個單體蜂房坩堝(8)達到設計溫度，使其中的混合粉體材料(9)在梯度溫度場或相同溫度場下進行熱燒結熔融制備；

其中，所述蜂巢陣列坩堝(3)中的相鄰單體蜂房坩堝(8)是由具有梯度變化吸收微波能的材料制成，或者由具有相同吸收微波能的材料制成。

3.根據權利要求2所述的多組分金屬材料的高通量微制造方法，其特征在于：所述步驟(a)中，母體材料粉末和欲添加元素或組分粉末的粒度為1nm-100μm。

4.根據權利要求2所述的多組分金屬材料的高通量微制造方法，其特征在于：所述步驟(b)中，蜂巢陣列坩堝(3)包括由微波可穿透材料制成的蜂巢陣列主體(7)和多個排列在蜂巢陣列主體(7)中的單體蜂房坩堝(8)，多個單體蜂房坩堝(8)相鄰且不接觸地排列成正六邊形的蜂巢陣列。

5.根據權利要求2所述的多組分金屬材料的高通量微制造方法，其特征在于：所述步驟(c)中，真空壓力為0.01-1Pa。

6.根據權利要求2所述的多組分金屬材料的高通量微制造方法，其特征在于：所述步驟(c)中，真空化后，通過保護氣體進氣口(5)充入保護氣體，使微波腔體(1)處于保護氣體平衡氣氛保護下再施加微波場進行加熱。

7.根據權利要求6所述的多組分金屬材料的高通量微制造方法，其特征在于：所述保護氣體選自氦、氖、氬、氪、氙和氮中的一種。

8.根據權利要求2所述的多組分金屬材料的高通量微制造方法，其特征在于：所述步驟(d)中，通過微波源發生器(2)首先施加大于0瓦且小于等于500瓦的低功率微波能，持續5±2分鐘，促使蜂巢陣列坩堝(3)及混合粉體材料(9)充分吸收微波能而緩和升溫；然后施加501～2000瓦的中等功率微波能，持續10±2分鐘，加速蜂巢陣列坩堝(3)及混合粉體材料(9)吸能升溫；最后施加大于2000瓦的高功率微波能，持續30±2分鐘，從而實現粉體材料的緩和升溫熔融。