【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及智能金属温控材料，具体涉及一种温控材料制备及相变温度原位测试装置、方法。
技术介绍
1、随着经济发展和全球变暖，制冷所消耗电力所占全球电力的比例已超过15％，并且该比例越来越高。智能金属温控材料是利用磁场、电场和应力驱动固体材料产生热效应来实现温度控制。其中应力驱动固态相变材料(主要集中在cu基、fe基、niti基和铁磁性形状记忆合金)，例如niti系合金产生晶格相变时的制冷效应，具有零温室效应的特征，兼具高效、低振动等核心优势。
2、激光增材制造技术是一种快速成形制造技术，该技术利用高能束激光实现粉末的逐层熔化和快速凝固沉积，最终近净成形制备高性能致密金属零件。相比较传统制造技术，激光增材制造技术具有效率高、响应快、成分原位可控的优势，因此激光增材制造技术可以快速制备成分原位可调的金属温控材料。
3、由于智能金属温控材料的应用场景受到其相变温度的影响，因此对其相变温度需要提前进行测量。然而，目前针对马氏体相变温度的测量具有较大的局限性，一般通过差分扫描量热仪(differential scanning calorimetry,dsc)进行测量。但是，这种差分扫描量热仪成本较高，并且为了保证测量精度每次需要将试样加工成1～30mg的微小试样进行测量，这使得测量周期相对较长，因而不适合大批量金属温控材料的相变温度测量以及成分筛选。
技术实现思路
1、为了克服现有技术中的不足，本专利技术的主要目的在于提供一种温控材料制备及相变温度原位测试装置、方法
2、为了实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，提供了一种温控材料制备及相变温度原位测试装置。
3、该温控材料制备及相变温度原位测试装置包括密封罩体以及容纳在所述密封罩体内部的激光成形设备、加热装置和红外图像采集装置；其中：
4、所述密封罩体上开设有第一气体接口和第二气体接口；
5、所述激光成形设备包括基板、激光器以及设置在所述激光器上的多个同轴粉嘴；所述基板置于所述加热装置上，所述激光器悬置于所述基板上方，通过所述激光器以在所述基板上制备温控材料；
6、所述加热装置用于对所述温控材料进行加热；
7、所述红外图像采集装置悬置在所述基板的上方，用于获取加热过程中所述温控材料的温度分布图像，并对其进行数据处理，以获得所述温控材料的相变温度。
8、进一步的，还包括设置在所述基板上方的数控系统，所述数控系统用于控制所述红外图像采集装置沿x、y、z轴三个方向往复运动，以及控制所述激光器沿x、y、z轴三个方向往复运动。
9、进一步的，所述数控系统包括两个支撑主体、第一移动平台、第二移动平台和多个升降杆，所述红外图像采集装置和所述激光器分别连接在所述多个升降杆的底端；
10、所述两个支撑主体平行且相对设置于所述基板的上方，所述支撑主体的长度方向与y轴方向一致；所述第一移动平台的相对两端分别滑动连接所述两个支撑主体，以沿所述支撑主体的长度方向往复运动；所述第二移动平台滑动连接在所述第一移动平台上，以沿所述第一移动平台的长度方向往复运动；所述多个升降杆的顶端分别连接所述第二移动平台，所述多个升降杆均沿z轴方向往复运动。
11、进一步的，所述第一移动平台设有两个，且平行设置；所述第二移动平台设有两个，且两个所述第二移动平台分别连接在两个所述第一移动平台上；
12、优选的，所述红外图像采集装置和所述激光器连接在同一个所述第二移动平台上。
13、进一步的，所述激光成形设备还包括多粉桶送粉器，所述多粉桶送粉器通过所述多个同轴粉嘴送粉；
14、优选的，所述多个同轴粉嘴的送粉汇聚点与所述激光器的焦点或特定离焦面交点位于同一点；
15、优选的，每个所述粉桶的转速独立控制。
16、进一步的，所述红外图像采集装置包括：
17、高精度红外摄像仪，用于获取加热过程中温控材料的温度分布图像；以及
18、与所述高精度红外摄像仪连接的处理器，所述处理器用于对温度分布图像进行数据处理，获得温控材料的相变温度。
19、为了实现上述目的，根据本专利技术的第二方面，提供了一种智能金属温控材料的高通量制备方法。
20、该智能金属温控材料的高通量制备方法基于上述的温控材料制备及相变温度原位测试装置；其中，
21、所述高通量制备方法包括以下步骤：
22、将基板水平放置；
23、关闭密封罩体，并控制所述密封罩体内部氧含量为50～100ppm；
24、开启激光器，并通过多个同轴粉嘴送粉，以在所述基板上制得智能金属温控材料。
25、进一步的，通过多个同轴粉嘴送粉的步骤中包括：
26、分别控制送粉器内多个粉桶的转速，以制得不同成分配比的智能金属温控材料。
27、为了实现上述目的，根据本专利技术的第三方面，提供了一种智能金属温控材料的相变温度原位测试方法。
28、该智能金属温控材料的相变温度原位测试方法基于上述的温控材料制备及相变温度原位测试装置；其中，
29、所述相变温度测试方法包括以下步骤：
30、在基板上制备得到智能金属温控材料；
31、利用加热装置对所述智能金属温控材料进行加热；以及
32、利用红外图像采集装置实时采集所述智能金属温控材料在升温过程中的温度分布图像，并对其进行数据处理，以获得所述智能金属温控材料的相变温度。
33、进一步的，所述数据处理具体包括；
34、将所述温度分布图像处理为所述智能金属温控材料的温度-时间曲线；
35、根据所述温度-时间曲线确定所述智能金属温控材料的相变温度。
36、本专利技术的优势：
37、本专利技术中的温控材料制备及相变温度原位测试装置不仅可以高通量制备具有不同成分配比的金属温控材料，而且能够实现原位准确同时测量多个不同成分配比金属温控材料的相变温度，从而确定其相变温度范围，进而对激光增材制造所制备温控材料的合金成分进行筛选。
38、操作简单、成本低。
39、测试原理明了，可同时进行大批量测试。
40、测量数据准确，数据获取效率高，适合应用以及推广。
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1.一种温控材料制备及相变温度原位测试装置，其特征在于，包括密封罩体以及容纳在所述密封罩体内部的激光成形设备、加热装置和红外图像采集装置；其中：
2.如权利要求1所述的温控材料制备及相变温度原位测试装置，其特征在于，还包括设置在所述基板上方的数控系统，所述数控系统用于控制所述红外图像采集装置沿X、Y、Z轴三个方向往复运动，以及控制所述激光器沿X、Y、Z轴三个方向往复运动。
3.如权利要求2所述的温控材料制备及相变温度原位测试装置，其特征在于，所述数控系统包括两个支撑主体、第一移动平台、第二移动平台和多个升降杆，所述红外图像采集装置和所述激光器分别连接在所述多个升降杆的底端；
4.如权利要求3所述的温控材料制备及相变温度原位测试装置，其特征在于，所述第一移动平台设有两个，且平行设置；所述第二移动平台设有两个，且两个所述第二移动平台分别连接在两个所述第一移动平台上；
5.如权利要求1所述的温控材料制备及相变温度原位测试装置，其特征在于，所述激光成形设备还包括多粉桶送粉器，所述多粉桶送粉器通过所述多个同轴粉嘴送粉；
6.如权利
7.一种智能金属温控材料的高通量制备方法，其特征在于，所述高通量制备方法基于权利要求1-6任一项所述的温控材料制备及相变温度原位测试装置；其中，
8.如权利要求7所述的智能金属温控材料的高通量制备方法，其特征在于，通过多个同轴粉嘴送粉的步骤中包括：
9.一种智能金属温控材料的相变温度原位测试方法，其特征在于，所述相变温度测试方法基于权利要求1-6任一项所述的温控材料制备及相变温度原位测试装置；其中，
10.如权利要求9所述的智能金属温控材料的相变温度原位测试方法，其特征在于，所述数据处理具体包括；
...【技术特征摘要】
1.一种温控材料制备及相变温度原位测试装置，其特征在于，包括密封罩体以及容纳在所述密封罩体内部的激光成形设备、加热装置和红外图像采集装置；其中：
2.如权利要求1所述的温控材料制备及相变温度原位测试装置，其特征在于，还包括设置在所述基板上方的数控系统，所述数控系统用于控制所述红外图像采集装置沿x、y、z轴三个方向往复运动，以及控制所述激光器沿x、y、z轴三个方向往复运动。
3.如权利要求2所述的温控材料制备及相变温度原位测试装置，其特征在于，所述数控系统包括两个支撑主体、第一移动平台、第二移动平台和多个升降杆，所述红外图像采集装置和所述激光器分别连接在所述多个升降杆的底端；
4.如权利要求3所述的温控材料制备及相变温度原位测试装置，其特征在于，所述第一移动平台设有两个，且平行设置；所述第二移动平台设有两个，且两个所述第二移动平台分别连接在两个所述第一移动平台上；
...【专利技术属性】
技术研发人员：冉先喆，李世松，侯慧龙，王丛瑞，程序，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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