高通量块体合金制备装置、方法及应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111607712A(43)申请公布日2020.09.01(21)申请号201910133261.3C22C14/00(2006.01)(22)申请日2019.02.22C22C16/00(2006.01)C22C19/03(2006.01)(71)申请人中国科学院物理研究所C22C19/07(2006.01)地址100190北京市海淀区中关村南三街8C22C21/00(2006.01)号C22C27/00(2006.01)(72)发明人李明星闻平孟磊汪卫华C22C27/02(2006.01)柳延辉C22C30/00(2006.01)(74)专利代理机构北京市英智伟诚知识产权代C22C30/02(2006.01)理事务所(普通合伙)11521C22C38/10(2006.01)代理人刘丹妮C22C38/08(2006.01)(51)Int.Cl.C22C1/02(2006.01)C22C33/04(2006.01)C22C5/02(2006.01)C22C9/00(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图4页(54)发明名称高通量块体合金制备装置、方法及应用(57)摘要本发明涉及一种有效的高通量块体合金的制备装置和方法。在现有先进的感应熔炼技术基础上，调控和设计变频电源、电容器、感应线圈和加热坩埚的技术参量，研制出可单批次熔炼合金块材100个以上的实验室用高真空感应炉。该设备最高熔炼温度可达1800-2000℃，能实现监控温度和多个样品形貌的实时记录。从而为高通量实验手段的发展奠定材料基础，加快了合金的开发速度。CN111607712ACN111607712A权利要求书1/2页1.一种高通量块体合金的制备装置，其特征在于，所述装置包括：真空腔室，所述真空腔室包括上端进气口和下端抽气口；坩埚，用于盛放合金原材料；石墨套，置于坩埚外保护坩埚；高频感应加热线圈，置于所述坩埚石墨套的外部；冷却体，置于坩埚底部，用于加热完冷却坩埚和样品；测温仪，置于真空腔室顶部，实时测量样品温度，并把温度数据传到控制器上；反馈控制器，一端接受来自红外测温仪的温度信号，一端向电源输出电流控制信号；电源，下端与加热线圈相连提供电流，上端与反馈控制器相连；相机，置于真空腔室顶部，观察记录样品加热冷却的过程；和真空泵。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述坩埚为多孔坩埚；所述坩埚材料选自以下一种或多种：石墨，氧化铝，氧化铝，氧化锆，氧化钙；优选为石墨；所述坩埚孔的数量为50～500个，优选为50～200个，更优选为50～100个；所述坩埚孔的直径为3～8mm，优选为4～7mm，更优选为5～6mm；和/或所述坩埚孔的深度为3～8mm，优选为4～7mm，最优选为5mm。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述测温仪为红外测温仪。4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述冷却体的材料选自以下一种或多种：紫铜，不锈钢；优选为紫铜。5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述冷却体带有升降装置；优选地，所述升降装置通过导线连接在外置电机上。6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述真空泵包括前级机械泵和分子泵组，所述前级机械泵和分子泵组通过蝶阀与所述真空腔室下端抽气口相连，所述前级机械泵为分子泵提供低真空环境，所述分子泵为真空腔室提供高真空环境；优选地，所述真空泵还包括旁抽机械泵，所述旁抽机械泵通过抽气阀门与所述真空腔室下端抽气口相连，用于抽取所述真空腔室中的废气。7.一种合金制备方法，其特征在于，所述制备方法采用如权利要求1至6中任一项所述装置；优选地，所述制备方法包括以下步骤：(1)将不同成分的原料按百分比配好，依次装填入坩埚的小孔内；(2)将装填好的坩埚放入不锈钢真空腔室，加上石墨套；(3)通过真空泵对真空腔室进行抽真空，通过进气口充入保护气体；打开相机、测温仪以及反馈控制器，用高频感应加热线圈进行加热；同时相机进行拍摄记录，测温仪把温度数据实时传输至反馈控制器；反馈控制器通过改变高频感应线圈的电流，实现对样品温度的控制；(4)待所有样品融化完毕，停止加热，使冷却体与坩埚底部相连，使样品降温，同时相机记录冷却过程。2CN111607712A权利要求书2/2页8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述保护气体选自以下一种或多种：氩气、氮气；优选为氩气。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述高频感应线圈的加热电流为0～70A。10.权利要求1至6中任一项所述的合金制备装置在制备合金块材产品中的应用。3CN111607712A说明书1/7页高通量块体合金制备装置、方法及应用技术领