本技术涉及金属制备，尤其涉及一种金属样品制备参数的设计方法、装置、设备及存储介质。
背景技术：
1、在金属样品的高通量制备技术中，对于金属粉末的混合工艺而言，现有技术均采用一次性混合的方法。但是，对于具有不同粉末颗粒大小、颗粒形状以及颗粒密度的金属粉末而言，现有的混合方式容易导致局部成分混合不均匀和成分偏析的问题。同时对于液相压制烧结技术而言，不同金属粉末的熔点不一样，若采用一次性的压制烧结技术或者压制+烧结+复压等工序，也容易导致烧结制品孔隙过多，扩散有限等问题。
技术实现思路
1、本技术实施例的主要目的在于提出一种金属样品制备参数的设计方法、装置、设备及存储介质，以提高金属样品的制备质量。
2、为实现上述目的，本技术实施例的一方面提出了一种金属样品制备参数的设计方法，所述方法包括以下步骤：
3、根据目标性能参数确定所需的各种候选金属粉末；
4、根据各种所述候选金属粉末确定待制备的金属样品的组分和配比；
5、根据所述组分和配比计算出各种所述目标金属粉末通入混合器内部的先后时间、间隔时间以及混合加工时间；其中，各种所述目标金属粉末通入所述混合器混合加工后得到第一金属胚；
6、根据所述组分和配比计算出对所述第一金属胚进行多阶段压制所需的施加压力，以及对所述第一金属胚进行多阶段烧结所需的烧结温度与烧结时间；其中，经过多阶段压制和多阶段烧结后得到第二金属胚；
7、根据所述组分和配比确定所述第二金属胚在多个冷却阶段的冷却参数，经过多个所述冷却阶段后得到所述金属样品。
8、在一些实施例中，所述根据目标性能参数确定所需的各种候选金属粉末，包括以下步骤：
9、在预先构建的材料库中查询并确定所述目标性能参数对应的材料体系空间；
10、根据所述材料体系空间的组合形式、密度空间、材料库制备能力以及表征工具能力确定所需的各种所述候选金属粉末。
11、在一些实施例中，所述根据各种所述候选金属粉末确定待制备的金属样品的组分和配比，包括以下步骤：
12、利用密度泛函理论对各种所述候选金属粉末进行仿真计算；
13、根据所述仿真计算的结果从各种所述候选金属粉末中筛选出待制备的所述金属样品的组分和配比；
14、所述密度泛函理论的表达式为：
15、e[v(r)]＝t[ρ]+vee[ρ]+∫v(r)ρ(r)dr；
16、其中，e表示总能量，v(r)表示外势，t[ρ]表示动能泛函，vee[ρ]表示电子间相互作用能，ρ(r)表示电子密度，∫v(r)ρ(r)dr表示外势与电子密度的积分。
17、在一些实施例中，所述根据所述组分和配比计算出各种所述目标金属粉末通入混合器内部的先后时间、间隔时间以及混合加工时间，包括以下步骤：
18、确定各种所述目标金属粉末的重量及混合均匀性参数；
19、根据各种所述目标金属粉末的所述重量建立状态转移方程；
20、所述状态转移方程为：
21、s(t+1)＝s(t)+δmi；
22、其中，s(t)表示在t时刻各种所述目标金属粉末的混合状态，δmi表示在t时刻加入的第i种所述目标金属粉末的质量；
23、根据所述组合参数确定目标函数；
24、所述目标函数为：
25、minσt(f(t)-p)2；
26、其中，f(t)是在t时刻的混合均匀性指标，p是所述混合均匀性参数；
27、根据所述目标函数求解所述状态转移方程，得到各种所述目标金属粉末通入所述混合器内部的所述先后时间、所述间隔时间以及所述混合加工时间。
28、在一些实施例中，所述根据所述组分和配比计算出对所述第一金属胚进行多阶段压制所需的施加压力，以及对所述第一金属胚进行多阶段烧结所需的烧结温度与烧结时间，包括以下步骤：
29、根据所述组分和配比确定各个阶段的压制烧结参数；
30、利用相场模拟算法根据所述压制烧结参数计算出所述第一金属胚的温度压力分布；
31、利用滚动接触理论根据所述温度压力分布和所述第一金属胚的接触面积计算出各个阶段的所述施加压力；
32、根据所述第一金属胚的熔点温度和烧结过程中所需的超温确定各个阶段的所述烧结温度；
33、所述烧结温度的计算式为：
34、ts＝tmelting+δt；
35、其中，ts是所述烧结温度，tmelting是所述熔点温度，δt是烧结过程中所需的所述超温；
36、根据所述第一金属胚的体积和烧结过程中的扩散速率确定各个阶段的所述烧结时间；
37、所述烧结时间的计算式为：
38、
39、其中，ts是所述烧结时间，v是所述第一金属胚的体积，d是烧结过程中的所述扩散速率。
40、在一些实施例中，所述根据所述组分和配比确定所述第二金属胚在多个冷却阶段的冷却参数，包括以下步骤：
41、确定初始冷却温度、各个所述冷却阶段的温度变化范围以及各个所述冷却阶段的冷却时间作为所述冷却参数；
42、根据所述冷却参数确定所述第二金属胚的当前温度；
43、根据所述当前温度或所述组分和配比确定所述第二金属胚的冷却方法。
44、在一些实施例中，所述根据所述当前温度和所述组分和配比确定所述第二金属胚的冷却方法，包括以下步骤：
45、若所述当前温度高于所述第二金属胚的相变温度，且所述第二金属胚需要在第一设定时间后完成冷却以避免相变，则确定所述第二金属胚的冷却方法为炉冷；
46、若所述当前温度处于所述温度变化范围的中值范围且所述第二金属胚需要在第二设定时间后完成冷却，则确定所述第二金属胚的冷却方法为空冷；所述第二设定时间少于所述第一设定时间；
47、若处于所述当前温度的所述第二金属胚在预设的硬度和强度要求范围内，且需要冷却形成硬相结构，则确定所述第二金属胚的冷却方法为快速冷却；所述快速冷却为在第三设定时间内所述当前温度降低到设定温度阈值以下；
48、若所述组分和配比的所述第二金属胚需要在指定气氛环境下冷却，则确定所述第二金属胚的冷却方法为控制气氛冷却。
49、为实现上述目的，本技术实施例的另一方面提出了一种金属样品制备参数的设计装置，所述装置包括：
50、金属初选单元，用于根据目标性能参数确定所需的各种候选金属粉末；
51、金属确定单元，用于根据各种所述候选金属粉末确定待制备的金属样品的组分和配比；
52、混合加工参数确定单元，用于根据所述组分和配比计算出各种所述目标金属粉末通入混合器内部的先后时间、间隔时间以及混合加工时间；其中，各种所述目标金属粉末通入所述混合器混合加工后得到第一金属胚；
53、压制烧结参数确定单元，用于根据所述组分和配比计算出对所述第一金属胚进行多阶段压制所需的施加压力，以及对所述第一金属胚进行多阶段烧结所需的烧结温度与烧结时间；其中，经过多阶段压制和多阶段烧结后得到第二金属胚；
54、冷却参数确定单元，用于根据所述组分和配比确定所述第二金属胚在多个冷却阶段的冷却参数，经过多个所述冷却阶段后得到所述金属样品。
55、为实现上述目的，本技术实施例的另一方面提出了一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的方法。
56、为实现上述目的，本技术实施例的另一方面提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。
57、本技术实施例至少包括以下有益效果：
58、本技术可以根据目标性能参数确定所需的各种候选金属粉末；根据各种候选金属粉末确定待制备的金属样品的组分和配比；根据组分和配比计算出各种目标金属粉末通入混合器内部的先后时间、间隔时间以及混合加工时间；其中，各种目标金属粉末通入混合器混合加工后得到第一金属胚；根据组分和配比计算出对第一金属胚进行多阶段压制所需的施加压力，以及对金属胚进行多阶段烧结所需的烧结温度与烧结时间；其中，经过多阶段压制和多阶段烧结后得到第二金属胚；根据组分和配比确定第二金属胚在多个冷却阶段的冷却参数，经过多个冷却阶段后得到金属样品。通过组分和配比计算出不同种类的金属粉末加入混合器的时间与加工混合时间，为实际加工提供准确的控制时间，可实现金属粉末的充分混合，避免成分偏析问题；而且，分阶段计算出施加压力与烧结温度、烧结时间，为实际加工提供合适的烧结压制参数，可减少金属样品的孔隙数量，提高金属样品致密性和力学性能。
1.一种金属样品制备参数的设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种金属样品制备参数的设计方法，其特征在于，所述根据目标性能参数确定所需的各种候选金属粉末，包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种金属样品制备参数的设计方法，其特征在于，所述根据各种所述候选金属粉末确定待制备的金属样品的组分和配比，包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种金属样品制备参数的设计方法，其特征在于，所述根据所述组分和配比计算出各种所述目标金属粉末通入混合器内部的先后时间、间隔时间以及混合加工时间，包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种金属样品制备参数的设计方法，其特征在于，所述根据所述组分和配比计算出对所述第一金属胚进行多阶段压制所需的施加压力，以及对所述第一金属胚进行多阶段烧结所需的烧结温度与烧结时间，包括以下步骤：
6.根据权利要求1所述的一种金属样品制备参数的设计方法，其特征在于，所述根据所述组分和配比确定所述第二金属胚在多个冷却阶段的冷却参数，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种金属样品制备参数的设计方法，其特征在于，所述根据所述当前温度和所述组分和配比确定所述第二金属胚的冷却方法，包括以下步骤：
8.一种金属样品制备参数的设计装置，其特征在于，所述装置包括：
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的方法。
