[发明专利]用于纳米粉末制备及原位超高压成型高的真空互联系统

说明书

本发明公开了一种用于实现纳米粉末制备及原位超高压成型的高真空互联装置，包括样品中转室、制粉室、压力一室、压力二室、真空互联管道、抽真空装置系统，多个传递杆，以及粉末收集装置和样品转移装置。该系统可用抽真空装置将每一个腔室抽至高真空状态，通过粉末收集装置在制粉室中收集纳米粉末，通过传递杆将粉末传递到压力一室压制成薄片状，然后通过样品转移装置将薄片传送到压力二室进行超高压成型。本发明实现了在高真空情况下对纳米粉末进行原位超高压压制成型，避免了传统压制成型过程中纳米粉末受到各种污染和氧化的问题。

技术领域

本发明涉及纳米结构材料制备系统领域，具体是一种可以实现纳米粉末制备及原位超高压成型的高真空互联系统，实现纳米粉末在高真空环境下的原位超高压成型。

背景技术

纳米结构材料的概念最早是在上世纪80年代由德国科学家格莱特教授(H.Gleiter)提出的。其基本思想是当把材料颗粒尺寸减小到纳米量级时，位于表面的原子数与颗粒内部的原子数比值将急剧增大，由于表面原子的特性与内部原子不同，所以当把这些纳米颗粒再压制成块体时(称为纳米结构材料)，材料性质将会发生显著变化。如纳米铜具有了超延展性，纳米陶瓷展现了塑性形变。随着技术的发展，又逐渐出现了各种纳米结构材料的制备方法，如电沉积法、剧烈塑性变形法等，但粉末压制成型仍然是纳米结构材料制备的一种重要方法。纳米结构材料粉末压制成型与传统粉末冶金生产中的粉末成形技术所不同的是绝大部分的纳米结构材料要求必须在高真空的环境下通过纳米粉末的制备和原位压制成型一体化实现。这是由于纳米颗粒表面活性非常大，一旦脱离高真空环境，立即会氧化或受到沾污，所以在制备纳米粉末后必须在高真空的环境下原位压制成型。

目前国内外用于纳米结构材料的粉末成型装置能实现的最大压强是1.4GPa，这是由压头和压砧材料的最高强度决定的。但在很多情况下，这个压强无法实现纳米结构材料的高致密化，因此在制备好的材料接触到大气后，气体容易从疏松处或颗粒界面渗入，影响材料的整体性能，无法满足相应的指标。为了实现纳米结构材料的充分致密化，还需转移到特殊设计的能实现更大压强的高压装置上进行第二次高压致密化(通常要求5GPa以上)。样品转移和第二次压制过程都只能在大气环境下进行，因此在这期间无法避免大气对非致密样品的氧化或其他影响。为了彻底解决之一难题，我们设计了一种新型的纳米粉末制备及粉末原位压制成型的高真空互联系统，可以实现纳米粉末在高真空环境下的原位超高压成型。

发明内容

本发明的目的是实现在高真空环境下纳米粉末的制备和原位超高压压制成型一体化，制备无界面污染的纳米结构材料。

本发明属于一种可以实现纳米粉末制备及原位超高压成型的高真空互联系统的技术方案为：

一种可以实现纳米粉末制备及原位超高压成型的高真空互联系统，包括制粉室、压力一室、压力二室、样品中转室、真空互联管道、传递杆、抽真空装置、粉末收集装置、样品转移装置，所述的制粉室、压力一室、压力二室、样品中转室之间依次通过真空互联管道连接，真空互联管道中设有轨道可供样品转移装置移动，粉末收集装置置于样品转移装置中，设有多个传递杆分别与制粉室、压力一室、压力二室、真空互联管道相连接，多个抽真空装置与制粉室、压力一室、压力二室、样品中转室和真空互联管道均相连接。

进一步的，压力一室为低压室；所述的压力二室为高压室。

进一步的，高真空互联系统的真空度在1.0E-6Pa。

进一步的，粉末收集装置包括方形柱体收粉罐、圆形柱体下压头。

进一步的，样品转移装置样品转移由磁力牵引车、钕磁铁组成，牵引车上具有凹槽，尺寸与粉末收集装置相同，

进一步的，样品中转室内部具有凹槽，尺寸与粉末收集装置相同，并设有可打开的移门供取出或放置样品。

进一步的，真空互联管道设有轨道可供样品转移装置在磁力牵引下移动。