1.本发明属于合金材料快速研发和制备领域，涉及一种高通量块体合金材料的制备方法。
背景技术：2.传统的新材料研发通常采用“炒菜式”的试错法，研发周期长，研发成本高。高通量制备技术是在相对较短的时间内同时进行多个实验，一次得到多个实验样品或多个成分和多个实验结果，用以替代传统的“逐一”或“单步”的研发模式，实现降低研发成本和缩短研发周期的目标。
3.现有技术中，高通量薄膜材料样品制备研究较多，但是块体材料的高通量制备仍然比较困难。
技术实现要素：4.本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种合金浓度梯度变化的高通量块体合金材料的制备方法。
5.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种高通量块体合金材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：将不同的混合金属粉末依次逐层平铺于石墨模具中，然后在sps放电等离子烧结炉中进行烧结得垂直方向上成分梯度变化的块体合金材料，其中每层混合金属粉末厚度为0.05-1.5mm。
6.在上述的一种高通量块体合金材料的制备方法中，金属粉末包括cu、fe、zn、sn、mn、si、al、cr、zr、in、ni、ag、co、v、ti、mg、be中的至少两种。
7.在上述的一种高通量块体合金材料的制备方法中，金属粉末的尺寸为10-200um。通过控制合金粉末的尺寸和形状使材料具有较高致密度。
8.在上述的一种高通量块体合金材料的制备方法中，sps烧结时间为5～100min，烧结压力为0.1～200mpa，温度为200-2500℃金属粉末熔点。本发明在烧结过程中，使粉末在直流脉冲电流下并通过高温加热，轴向加压使其表面活化，从而将样品烧结成直径为10-30mm的圆柱形块体，成分在垂直方向梯度变化。
9.在上述的一种高通量块体合金材料的制备方法中，步骤s4后还包括冷却和热处理。
10.在上述的一种高通量块体合金材料的制备方法中，热处理温度为100-2000℃。通过热处理后本发明垂直方向上成分梯度变化的块体材料每层之间没有界面，整体呈现出合金浓度连续变化。一个样品中含多个成分，经过合适的测试，一次性得到多个性能结果，建立成分与各性能的定量关系，实现了降低研发成本和缩短研发周期的目标。
11.在上述的一种高通量块体合金材料的制备方法中，金属粉末与石墨模具之间垫有碳纸。通过在粉末与模具的上下压头之间垫上碳纸可以便于后续脱模。
12.在上述的一种高通量块体合金材料的制备方法中，垂直方向上成分梯度变化的块
体合金材料根据成分变化分为10-1000层。
13.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明通过将不同的混合金属粉末依次逐层平铺于石墨模具中，再经过sps放电等离子烧结炉中进行烧结得到成分真正梯度变化的块体合金材料。本发明制备方法简单，适用性广，适用于大部分金属材料种类，得到的块体合金材料合金成分梯度分布均匀。
附图说明
14.图1为实施例1混合粉末平铺于石墨模具中的示意图。
具体实施方式
15.以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
16.实施例1：
17.s1、配置平均粒径为100um的cu、平均粒径为100um的ni。
18.s2、利用球磨机按照表1将合金粉末按进行混合，并按照层数依次逐层如图1所示将混合粉末平铺于石墨模具中；
19.表1：合金粉末配比
[0020][0021]
s2、在sps放电等离子烧结炉中进行烧结，其中烧结时间为35min，烧结压力为180mpa，温度为880℃。然后经冷却后进行600℃的均匀化热处理得垂直方向上成分梯度变化的块体合金材料，其中每层混合金属粉末厚度为1.0mm。
[0022]
实施例2：
[0023]
s1、配置平均粒径为100um的cu、平均粒径为100的ni、平均粒径为100um的sn。
[0024]
s2、利用球磨机按照表1将合金粉末按进行混合，并按照层数依次逐层将混合粉末平铺于石墨模具中；
[0025]
表2：合金粉末配比
[0026][0027]
s2、在sps放电等离子烧结炉中进行烧结，其中烧结时间为35min，烧结压力为180mpa，温度为890℃。然后经冷却后进行600℃的均匀化热处理得垂直方向上成分梯度变化的块体合金材料，其中每层混合金属粉末厚度为0.8mm。
[0028]
实施例3：
[0029]
s1、配置平均粒径为100um的cu、平均粒径为100um的ni、平均粒径为100um的sn、平均粒径为100um的co。
[0030]
s2、利用球磨机按照表1将合金粉末按进行混合，并按照层数依次逐层将混合粉末平铺于石墨模具中；
[0031]
表3：合金粉末配比
[0032][0033]
s2、在sps放电等离子烧结炉中进行烧结，其中烧结时间为35min，烧结压力为180mpa，温度为890℃。然后经冷却后进行600℃的均匀化热处理得垂直方向上成分梯度变化的块体合金材料，其中每层混合金属粉末厚度为0.7mm。
[0034]
实施例4：
[0035]
与实施例1的区别，仅在于，未进行热处理。
[0036]
实施例5：
[0037]
与实施例1的区别，仅在于，未控制cu、ni粉末的粒径尺寸，cu、ni粉末的粒径范围皆为1-500um。。
[0038]
实施例6：
[0039]
与实施例1的区别，仅在于，烧结时未施加压力。
[0040]
表4：实施例1-6制备的高通量块体合金材料合金晶粒度检测结果
[0041][0042]
表5：实施例1-6制备的高通量块体合金材料硬度检测结果
[0043][0044]
从上述结果可知，本发明通过将不同的混合金属粉末依次逐层平铺于石墨模具中，再经过sps放电等离子烧结炉中进行烧结得到成分真正梯度变化的块体合金材料。本发明制备方法简单，适用性广，适用于大部分金属材料种类，得到的块体合金材料合金成分梯度分布均匀。
[0045]
本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；同时本发明方案所有列举或者未列举的实施例中，在同一实施例中的各个参数仅仅表示其技术方案的一个实例(即一种可行性方案)，而各个参数之间并不存在严格的配合与限定关系，其中各参数在不违背公理以及本发明述求时可以相互替换，特别声明的除外。
[0046]
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
[0047]
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
技术特征：1.一种高通量块体合金材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：将不同的混合金属粉末依次逐层平铺于石墨模具中，然后在sps放电等离子烧结炉中进行烧结得垂直方向上成分梯度变化的块体合金材料，其中每层混合金属粉末厚度为0.05-1.5mm。2.根据权利要求1所述的一种高通量块体合金材料的制备方法，其特征在于，金属粉末包括cu、fe、zn、sn、mn、si、al、cr、zr、in、ni、ag、co、v、ti、mg、be中的至少两种。3.根据权利要求1或2所述的一种高通量块体合金材料的制备方法，其特征在于，金属粉末的粒径为10-200um。4.根据权利要求1所述的一种高通量块体合金材料的制备方法，其特征在于，sps烧结时间为5～100min，烧结压力为0.1～200mpa，温度为200-2500℃。5.根据权利要求1所述的一种高通量块体合金材料的制备方法，其特征在于，烧结后还包括冷却和热处理。6.根据权利要求5所述的一种高通量块体合金材料的制备方法，其特征在于，热处理温度为100-2000℃。7.根据权利要求1所述的一种高通量块体合金材料的制备方法，其特征在于，金属粉末与石墨模具之间垫有碳纸。8.根据权利要求1所述的一种高通量块体合金材料的制备方法，其特征在于，垂直方向上成分梯度变化的块体合金材料根据成分变化分为10-1000层。
技术总结本发明属于合金材料快速研发和制备领域，涉及一种高通量块体合金材料的制备方法。本发明通过将不同的混合金属粉末依次逐层平铺于石墨模具中，再经过SPS放电等离子烧结炉中进行烧结得到成分真正梯度变化的块体合金材料。本发明制备方法简单，适用性广，适用于大部分金属材料种类，得到的块体合金材料合金成分梯度分布均匀。度分布均匀。度分布均匀。
技术研发人员：戴姣燕
受保护的技术使用者：宁波工程学院
技术研发日：2022.07.25
技术公布日：2022/11/1
