[发明专利]用于快速筛选最低熔点多元合金的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及多元合金筛选领域，具体涉及一种用于快速筛选最低熔点多元合金的装置和方法。

背景技术

液态金属是一类过去较少受到注意的材料，与传统流体相比，这种材料具有热导率和电导率较高，比热较大，粘度低，过冷度大等特点，这些性质使得液态金属在能源，核工业，军事航空，计算机，电子等领域中具有广阔的应用前景。但是液态金属材料在应用上仍面临着亟待解决的重要问题，主要就是已有材料的种类相当匮乏，室温下呈液态的纯金属只有3种，分别是汞（熔点-38.87℃），镓（熔点29.8℃）和铯（熔点28.65℃），其它低熔点材料均是以合金的形式存在。为了寻找这些合金，过去人们通常是通过大量的实验获取，或者是通过先进行理论上的相图计算，然后根据计算的相图找到合适的配比，但是当已有的相关数据非常缺乏时，这种方法也存在着准确度不高等缺点。

为了从实验上快速而不重复的找到一个体系的最低熔点合金，本发明提供一种筛选装置并采用最速下降法寻找多元合金在最低熔点时组分的配比。根据相图理论，对于n元合金体系来说，任何一个组元配比在组分图形上都对应于一个点，多元合金在取得最低熔点时组分间的配比，也就是体系液相面上最低点所对应的组分配比，因此寻找多元合金最低熔点就变成了如何找到“凸凹不平”液相面上的最低点。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中寻找最低熔点合金的方法中存在的盲目，大量重复实验等缺点，提供一种相对快捷，批量处理的快速筛选最低熔点合金的装置和方法。

（二）技术方案

为解决上述问题，本发明提供一种用于快速筛选最低熔点多元合金的装置，其特征在于，包括：可通保护气氛的反应箱、样品容器阵列、搅拌器阵列、温度传感器阵列、程控制冷器阵列、温度调节器以及计算机。

优选地，所述可通保护气氛的反应箱中抽真空或通入保护气氛。

优选地，所述样品容器阵列用于配制和盛装多个样品。

优选地，所述搅拌器阵列置于所述样品容器阵列内，用于对样品加热的同时进行搅拌，使得样品混合均匀。

优选地，所述温度传感器置于所述样品容器阵列底部，用于检测升降温过程中样品温度的变化，并将温度信号传送至温度调节器。

优选地，所述程控制冷器置于所述样品容器阵列底部，用于给所述样品容器阵列升温或降温过程中提供热量或冷量，以对样品容器进行升、降温。

优选地，所述温度调节器用于接收温度信号并控制所述程控制冷器对样品容器进行升、降温。

优选地，所述计算机用于当输入合金成分比例时，自动输出需要进行批量实验的各种合金的成分比例，采用最速下降法的算法进行最低熔点合金的筛选。

优选地，所述样品容器阵列、所述搅拌器阵列、所述温度传感器阵列以及所述程控制冷器阵列的数目的选取是由所研究的体系组元个数决定的，若所述体系组元数为n，则所述阵列包含的数目为2*n+1。

本发明还提供一种用于快速筛选最低熔点多元合金的方法，包括：（1）任选一个初始配比，在成分图形上对应一个点，在该点周围以步长距离d沿平行于成分图形边长的方向取2*n个点，其中，n为组元个数，然后剔除落在成分图形之外的b个点，对这2*n+1-b个点所对应的配比进行批量试验，测量出各点对应的熔化温度，比较得出其中最低温度所对应的点；（2）以上述最低点为中心，按照步骤（1）的方式继续取点并进行批量试验，比较出新的最低温度对应的点；（3）如此进行下去，直到第k次下降后在最低点周围没有温度更低的点，然后缩小范围，即减小步长d的值，做同样的筛选；（4）第N次试筛选后，当d小于设定的值，就认为此时温度最低的点就是此次筛选的终点，即局域温度最低点；（5）在成分图形中不同的位置再设置几个初值，重复进行步骤（1）～（4），筛选到几个不同的局域温度最低点，比较得出该n元系的温度最低点。

（三）有益效果

本发明提供的方法可以在未知多元合金信息的情况下用实验的方法找到最低熔点多元合金各组分的比例，这种方法可以适用于任何n元体系。

附图说明

图1为本发明实施例中并行实验装置示意图；

图2为本发明实施例中二元系最低熔点合金筛选方法示意图；

图3为本发明实施例中三元系最低熔点合金筛选方法示意图。

其中：1.样品容器阵列；2.保护气入口；3.保护气出口；4.搅拌器阵列；5.程控制冷器阵列；6.温度传感器阵列；7.反应箱；8.计算机；9.温度调节器。

具体实施方式