一种高通量制备金属块状样品的方法技术

本发明专利技术提供一种高通量制备金属块状样品的方法，包括以下步骤：将成分不同的两种合金切割成矩形样块；将两样块用真空扩散焊接方法使待结合面贴合得到大样块；切割大样块得到形状为矩形的中样块，且组成中样块的成分不同的两块样块均为三棱柱，所述三棱柱的一个内角为直角；将中样块切割成多个尺寸相同的小样块；采用因瓦合金制备与小样块相配合的模具；将小样块与模具紧密配合后，在真空管式炉中加热；将空冷得到的小样块分成N组，每组中含有的小样块个数均为n个；每组中的n小样块成分各不相同，对N组小样块做不同条件的热处理工艺，最终得到多个成分和热处理条件不同的金属块状样品。

【技术实现步骤摘要】
一种高通量制备金属块状样品的方法
本专利技术涉及金属块状样品技术，尤其涉及一种高通量制备金属块状样品的方法。
技术介绍
随着科学技术的发展，尖端装备对于材料的综合性能提出了越来越高的要求，在这一背景下，工程合金的成分逐渐向多元化、复杂化的方向发展。以先进的高温合金和非晶合金为例，合金元素的数量通常为4～8种。随着元素种类的增加，可能形成的材料组合数量呈几何级数增长，近乎天文数字，如果采用传统的试错法进行实验研究，将产生无法想象的巨大工作量。因此，从加速多元合金成分优化的角度，亟需开发适用于工程合金样品成分设计的高通量实验方法。“材料高通量实验”即在短时间内完成大量样品的制备与表征，其核心思想是以量变引起质变，将传统实验中采用的顺序迭代方法转变为高通量实验的并行处理方法，从而有效地提高材料研发效率，大大地缩短研发周期，从而逐步推进材料“按需设计”的终极目标。实现并行处理的高通量实验的基本前提是制备适用于成分、结构、组织、性能表征的高通量实验样品，本专利技术旨在针对工程合金材料的高通量实验中存在的一些技术问题。提供一种新的样品制备方法，为后续表征过程提供可代表工程材料性能的高通量实验样品。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对目前多元化合物传统研究，工作量巨大问题，提出一种高通量制备金属块状样品的方法，该方法具有操作简单，一次性能制备多个成分和热处理条件不同的金属块状样品优点。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种高通量制备金属块状样品的方法，包括以下步骤：步骤1、将成分不同的两种合金分别切割成矩形样块，清洁两样块的待结合面；步骤2、将两样块的待结合面贴合得到大样块；步骤3、切割大样块得到形状为矩形的中样块，且组成中样块的成分不同的两样块均为三棱柱，所述三棱柱的一个内角为直角；步骤4、将中样块切割成多个尺寸相同的小样块；优选的，将中样块沿纵向或横向切割成多个尺寸相同的小样块；步骤5、采用因瓦合金制备与小样块相配合的模具，因瓦合金热膨胀系数小，适宜作为模具，并在模具内涂上氮化硼防止Fe元素扩散，与样品形成过度配合；步骤6、将小样块与模具紧密配合后，用两片不锈钢夹紧放入带有导轨的真空管式炉中；在真空管式炉中加热，加热温度大于两种合金的熔点温度，并保温一段时间使两种合金充分扩散，保温结束，使小样块空冷；步骤7、将空冷得到的小样块分成N组，每组中含有的小样块个数均为n个；每组中的n小样块成分各不相同，对N组小样块做不同条件的热处理工艺，最终得到多个成分和热处理条件不同的金属块状样品。例如：将将小样块分成10组，每组中含有的小样块个数均为10个；每组中的10小样块成分各不相同，对10组小样块做不同条件的热处理工艺，最终得到100个成分和热处理条件不同的金属块状样品。进一步地，所述矩形块状样块横截面为正方形。进一步地，清洁两块样块的待结合面包括以下步骤：首先清洗两块样块的待结合面，然后依次采用240#砂纸～2000#砂纸打磨待结合面。进一步地，所述步骤1中样块的待结合面无损伤、无腐蚀，粗糙度0.8mm以下，平面度0.02mm以下，两个待结合面间平行度0.1mm以下。进一步地，所述步骤2采用真空扩散焊接将两样块的待结合面贴合。进一步地，所述切割为线切割。本专利技术高通量制备金属块状样品的方法步骤科学、合理，与现有技术相比较具有以下优点：1)本专利技术所述方法可以一次制备多个样品，减少实验周期。2)本专利技术所述方法可以通过切割过程中几何结构的设计，准确的控制样品中元素的成分变化。3)本专利技术所述方法可以制备多元合金中合金化元素呈成分梯度变化的样品，可以有效的探究合金化元素成分变化合金性能的影响。综上，本专利技术所述方法可以有效和热处理工艺相结合，一次制备出多组样品，每组样品包含多个成分不同的小样品，以用于探索不同热处理工艺对合金性能的影响。附图说明图1为中样块的结构示意图；图2为分离成小样块的结构示意图；图3为小样块分组示意图。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术进一步说明：实施例1本实施例公开了一种高通量制备金属块状样品的方法，以Al-1Si-1Mg和Al-1Si为例，包括以下步骤：步骤1、将熔炼好的Al-1Si-1Mg和Al-1Si合金分别切割成长宽50×50×10mm的矩形样块；清洁两样块的待结合面；首先清洗两块样块的待结合面，然后依次采用240#砂纸～2000#砂纸打磨待结合面。样块的待结合面无损伤、无腐蚀，粗糙度0.8mm以下，平面度0.02mm以下，两个待结合面间平行度0.1mm以下。步骤2、采用真空扩散焊接将两样块的待结合面贴合得到大样块；步骤3、切割大样块得到形状为矩形的中样块，所述中样块尺寸为40mm×40mm×3mm，如图1所示，且组成中样块的成分不同的两样块均为三棱柱(3mm×40mm×40mm)，所述三棱柱的一个内角为直角；所述切割为线切割；步骤4、将中样块沿纵向或横向切割成多个尺寸相同的小样块，切割成10×10个尺寸为2×2×2.8mm的小块，每个小块之间间隙为1mm，四周留8mm装夹，间隙的大小决定着样品块之间成分变化的连续性。间隙越小，成分变化越连续，间隙越大，成分变化越间断，如图2所示；步骤5、采用因瓦合金制备与小样块相配合的40×40×3mm模具，该模具带有100个2×2×3mm长方孔，因瓦合金热膨胀系数小，适宜作为模具，并在模具内涂上氮化硼防止Fe元素扩散，与样品形成过度配合；步骤6、将小样块与模具紧密配合后，用两片不锈钢夹紧放入带有导轨的真空管式炉中；在真空管式炉中加热，加热温度大于两种合金的熔点温度，并保温一段时间使两种合金充分扩散，保温结束，使小样块空冷；步骤7、将空冷得到的得到小样块分成10组，每组中含有的小样块个数均为10个，如图3所示；每组中的10小样块成分各不相同，对10组小样块做不同条件的热处理工艺，最终得到100个成分和热处理条件不同的金属块状样品，即形成一百个2×2×2.8mm成分和热处理条件不同的金属块状样品。最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本专利技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本专利技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本专利技术各实施例技术方案的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高通量制备金属块状样品的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将成分不同的两种合金分别切割成矩形样块，清洁两样块的待结合面；步骤2、将两样块的待结合面贴合得到大样块；步骤3、切割大样块得到形状为矩形的中样块，且组成中样块的成分不同的两样块均为三棱柱，所述三棱柱的一个内角为直角；步骤4、将中样块切割成多个尺寸相同的小样块；步骤5、采用因瓦合金制备与小样块相配合的模具，并在模具内涂上氮化硼涂料；步骤6、将小样块与模具紧密配合后，用两片不锈钢夹紧放入带有导轨的真空管式炉中；在真空管式炉中加热，加热温度大于两种合金的熔点温度，并保温一段时间使两种合金充分扩散，保温结束，使小样块空冷；步骤7、将空冷得到的得到小样块分成N组，每组中含有的小样块个数均为n个；每组中的n小样块成分各不相同，对N组小样块做不同条件的热处理工艺，最终得到多个成分和热处理条件不同的金属块状样品。

【技术特征摘要】
1.一种高通量制备金属块状样品的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将成分不同的两种合金分别切割成矩形样块，清洁两样块的待结合面；步骤2、将两样块的待结合面贴合得到大样块；步骤3、切割大样块得到形状为矩形的中样块，且组成中样块的成分不同的两样块均为三棱柱，所述三棱柱的一个内角为直角；步骤4、将中样块切割成多个尺寸相同的小样块；步骤5、采用因瓦合金制备与小样块相配合的模具，并在模具内涂上氮化硼涂料；步骤6、将小样块与模具紧密配合后，用两片不锈钢夹紧放入带有导轨的真空管式炉中；在真空管式炉中加热，加热温度大于两种合金的熔点温度，并保温一段时间使两种合金充分扩散，保温结束，使小样块空冷；步骤7、将空冷得到的得到小样块分成N组，每组中含有的小样块个数均为n个；每组中的n小样块成分各不相同，对N组小样块做...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宗宁，王雪健，康慧君，卢一平，接金川，张宇博，曹志强，李廷举，王同敏，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21