[发明专利]一种可拆装多元相图模型及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种可拆装多元相图模型及其制备方法和应用；特别涉及一种基于3D打印技术的可拆装多元相图教学模型及其制备方法和应用。所述模型为3D实体模型；所述3D实体模型的Z轴方向表示温度，底面表示各元素含量不同时的成分组成；所述3D实体模型由N块可拆装模块组成了；任意模块表示一个相区。其制备方法包括：1.建立虚拟整体3D模型；2.对所建立的虚拟整体3D模型，按照拆分原则进行拆分；得到N个3D虚拟子模型；每个子模型表示一个相区，3.按每个3D虚拟子模型，制备其对应的实体子模型；将各个实体子模型拼接起来，得到可拆装多元相图模型。本发明所设计和制备的多元相图模型整体科学合理；各子模块精度高；制备工艺简单，便于大规模的应用，尤其适用于教学。

技术领域

本发明涉及一种可拆装多元相图模型及其制备方法和应用；特别涉及一种基于3D打印技术的可拆装多元相图教学模型及其制备方法和应用。

背景技术

相图是用来表示相平衡系统中，元素的成分组成与温度之间关系的一种图，在物理化学、矿物学和材料科学中具有很重要的地位。而多元相图作为一种复杂的空间模型，在理解和学习中具有很大的难度，对空间想象力要求极高。

针对多元相图的教学要求，多元相图模型应既能够体现转变点、转变线、相界面、相区的具体形状，又能够体现它们的相对位置，即整个多元相图的具体形状。最好还能够进行对典型成分随温度变化而发生相变化的分析演示，且要求其制作容易，成本低，易实现批量生产。

在多元相图的教学中，目前教师常用的相图模型是铁丝焊接成的铁丝模型，只能体现转变点、转变线，无法描绘相区和相界面的具体形状和空间位置，且其本身需要手工制作，不仅存在制作过程麻烦且成本高的问题，还存在对制作人员的有着严苛的专业素养要求。

基于此，目前亟需一种满足所有多元相图教学要求的实物模型来辅助教师教学，帮助学生学习。

发明内容

针对现有模型存在的问题，本发明提供了一种可拆装多元相图模型及其制备方法。

本发明一种可拆装多元相图模型；所述模型为3D实体模型；所述3D实体模型的Z轴方向表示温度，底面表示各元素含量不同时的成分组成；所述3D实体模型由N块可拆装模块组成了；任意模块表一个相区；在同一相区内相组成具有共同的相组元。即所谓的一致性；所述一致性指当成分组成和温度所确定的点落在某一个相区内，此成分组成在此温度的相的数量和种类是一定的。

本发明一种可拆装多元相图模型；多元相图模型为三元相图模型模型。

作为优选，本发明一种可拆装多元相图模型；所述3D实体模型的底面为等边三角形，所述等边三角形的三条边分别表示构成三元相图的三种元素；且按顺时针或逆时针方向，从边的一端到另一端，元素的含量从0-100％变化。

本发明一种可拆装多元相图模型的制备方法；包括下述步骤：

步骤一

根据已有多元相图，建立虚拟整体3D模型；

步骤二

对步骤一所建立的虚拟整体3D模型，按照拆分原则进行拆分；得到N个3D 虚拟子模型；每个子模型表示一个相区，即拆分后得到N个相区；所述拆分原则为：每个模块表一个相区；在同一相区内相组成具共同的相组元。即所谓的一致性；所述一致性指当成分组成和温度所确定的点落在某一个相区内，此成分组成在此温度的相的数量和种类是一定的。

步骤三

按每个3D虚拟子模型，制备其对应的实体子模型；将各个实体子模型拼接起来，得到可拆装多元相图模型。

本发明一种可拆装多元相图模型的制备方法；步骤三中，按每个3D虚拟子模型，通过3D打印，制备其对应的实体子模型。