本发明专利技术公开了一种元素含量连续变化的镍基高温合金高通量样品及其制备方法，样品在界面处200‑600微米范围内存在连续的1‑3种合金元素梯度；该高通量样品可用于目标元素含量范围内的合金高温氧化性能、热处理工艺、力学性能等的精确研究及参数优化。本发明专利技术的制备方法，不再需要先制备多个单一目标合金元素含量的试样，再逐个检测元素含量对合金性能的影响，具有工艺简单、效率高、成本低、表征结果精确的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及镍基高温合金高通量制备，具体为一种元素含量连续变化的镍基高温合金高通量样品及其制备方法。
技术介绍
1、高通量样品是一种使用高通量材料制备方法制备的材料样品，通常用于研究新型合金材料的成分、组织和性能；这种样品在制备过程中通过控制合金元素的含量、分布和排列方式，以期望筛选得到具有更优成分和更高性能的材料。
2、为了分析元素含量对高温合金性能的影响，现有的高通量方法通常有三类：第一类，制备不同元素含量的合金块，分块检测，这种方法效率低，工作量大；第二类，制备含量梯度变化的样品，分区域检测，这种方法分析结果不精确；第三类，分别制备不同元素含量的样品，对表面进行精细打磨和抛光，然后进行电子束焊接，最后进行真空高温扩散，制备元素成分连续变化的样品，这种方法工艺要求高、制备成本大。因此，设计一种高效、低成本的连续元素梯度高温合金高通量样品的制备方法很有必要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种元素含量连续变化的镍基高温合金高通量样品及其制备方法。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种元素含量连续变化的镍基高温合金高通量样品，所述样品在界面处200-600微米范围内存在连续的1-3种合金元素梯度。
4、作为本专利技术进一步的方案：所述样品的尺寸范围为6毫米×6毫米×6毫米~20毫米×20毫米×20毫米。
5、一种元素含量连续变化的镍基高温合金高通量样品及制备方法，包括以下步骤：
>6、1）3d打印：将基体合金粉末、成分控制合金粉末与目标元素粉末通过激光熔覆系统打印梯度样品；通过控制基体合金粉末、成分控制合金粉末、目标合金粉末的加入量，在不锈钢基板上获得其它成分固定、上下层目标合金元素含量分别为x%和y%且x≠y的单一梯度样品；样品上下层之间的界面在打印完成后形成冶金结合，打印完成后的样品整体结构示意图如图1所示；7、2）扩散参数计算：使用thermo calc热力学软件计算目标合金的γ’相析出温度t1及液相线温度t2，在t1-t2温度区间内选择5个特征温度，在0-100h时间区间内选择3-5个特征时间；计算以上特征温度和特征时间下，目标元素在高温合金中的扩散距离；根据计算结果，选择扩散距离在200-600微米时对应的扩散温度和扩散时间为扩散参数；
8、3）样品处理及高温扩散：将步骤1）获得的单一梯度样品通过线切割从不锈钢基板上切下，进行打磨、清洗、烘干、真空封管处理，然后放入热处理炉中进行高温扩散，扩散温度和扩散时间用步骤2）计算得到结果；扩散过程中目标合金元素顺浓度梯度的方向扩散，最终制备得到固溶态的目标合金元素含量连续变化的镍基高温合金样品，扩散完成后样品整体结构示意图如图2所示；
9、4）热处理：将步骤3）获得的元素含量连续变化的镍基高温合金样品按照镍基高温合金的标准热处理制度、在热处理炉中进行时效热处理，制备得到时效态的元素含量连续变化的镍基高温合金样品。
10、作为本专利技术进一步的方案：所述步骤1）中，激光熔覆系统为ilam511c型激光熔覆增材制造设备。
11、作为本专利技术进一步的方案：所述步骤1）中，3d打印参数范围为：激光功率为400-900w，送粉速度为5-7g/min，激光扫描速率5-10mm/s。
12、作为本专利技术进一步的方案：所述步骤1）中，目标元素的含量范围x%及y%的含量区间为为0-20%，x%、y%的差值≥1%。
13、作为本专利技术进一步的方案：所述步骤1）中，单一梯度样品的尺寸范围为6毫米×6毫米×6毫米~20毫米×20毫米×20毫米。
14、作为本专利技术进一步的方案：所述步骤2）中，γ’相的析出温度区间为950-1100℃，液相线温度区间为1350-1450℃。
15、作为本专利技术进一步的方案：所述步骤3）中，所用热处理炉为科晶1400x型管式炉。
16、作为本专利技术进一步的方案：所述步骤4）中，镍基高温合金的标准热处理制度从高温合金手册及文献中获得。
17、本专利技术的有益效果：
18、本专利技术的元素含量连续变化的高温合金高通量样品及其制备方法，不再需要先制备多个单一目标合金元素含量试样，再逐个检测不同元素含量对合金性能的影响，通过一个高通量试样即可获得一系列目标合金元素含量区域，并一起进行表征，时间短，效率高，成本低，表征结果精确。
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【技术保护点】
1.一种元素含量连续变化的镍基高温合金高通量样品，其特征在于，所述样品在界面处200-600微米范围内存在连续的1-3种合金元素梯度。
2.根据权利要求1所述的元素含量连续变化的镍基高温合金高通量样品，其特征在于，所述样品的尺寸范围为6毫米×6毫米×6毫米~20毫米×20毫米×20毫米。
3.根据权利要求1所述的一种元素含量连续变化的镍基高温合金高通量样品及制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的元素含量连续变化的镍基高温合金高通量样品及制备方法，其特征在于，所述步骤1）中，激光熔覆系统为iLAM511C型激光熔覆增材制造设备。
5.根据权利要求3所述的元素含量连续变化的镍基高温合金高通量样品及制备方法，其特征在于，所述步骤1）中，3D打印参数范围为：激光功率为400-900W，送粉速度为5-7g/min，激光扫描速率5-10mm/s。
6.根据权利要求3所述的元素含量连续变化的镍基高温合金高通量样品及制备方法，其特征在于，所述步骤1）中，目标元素的含量范围X%及Y%的含量区间为0-20%，X%、Y%的差值≥1%。
7.根据权利要求3所述的元素含量连续变化的镍基高温合金高通量样品及制备方法，其特征在于，所述步骤1）中，单一梯度样品的尺寸范围为6毫米×6毫米×6毫米~20毫米×20毫米×20毫米。
8.根据权利要求3所述的元素含量连续变化的镍基高温合金高通量样品及制备方法，其特征在于，所述步骤2）中，γ’相的析出温度区间为950-1100℃，液相线温度区间为1350-1450℃。
9.根据权利要求3所述的元素含量连续变化的镍基高温合金高通量样品及制备方法，其特征在于，所述步骤3）中，所用热处理炉为科晶1400X型管式炉。
10.根据权利要求3所述的元素含量连续变化的镍基高温合金高通量样品及制备方法，其特征在于，所述步骤4）中，镍基高温合金的标准热处理制度从高温合金手册及文献中获得。
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【技术特征摘要】
1.一种元素含量连续变化的镍基高温合金高通量样品，其特征在于，所述样品在界面处200-600微米范围内存在连续的1-3种合金元素梯度。
2.根据权利要求1所述的元素含量连续变化的镍基高温合金高通量样品，其特征在于，所述样品的尺寸范围为6毫米×6毫米×6毫米~20毫米×20毫米×20毫米。
3.根据权利要求1所述的一种元素含量连续变化的镍基高温合金高通量样品及制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的元素含量连续变化的镍基高温合金高通量样品及制备方法，其特征在于，所述步骤1）中，激光熔覆系统为ilam511c型激光熔覆增材制造设备。
5.根据权利要求3所述的元素含量连续变化的镍基高温合金高通量样品及制备方法，其特征在于，所述步骤1）中，3d打印参数范围为：激光功率为400-900w，送粉速度为5-7g/min，激光扫描速率5-10mm/s。
6.根据权利要求3所述的元素含量连续变...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴冲冲，周婧，王文壮，黄海亮，阮晶晶，张华，周鑫，江亮，
申请(专利权)人：烟台大学，
类型：发明
国别省市：
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