[发明专利]大规模机械炼制和筛选合金

说明书

技术领域

本发明涉及用于同时生产多种超细粉粒合金并且大规模对合金进行试验以识别具有所需储气性质的合金的设备和方法。

背景技术

材料科学表明通过用初始物质的各种组合制造大量的不同材料的库并且针对所需性质试验所得的材料，常常可以发现具有所需性质的材料。

一种适合制造不同材料的方法是机械炼制合金法，它是由J.S.Benjamin发明的，并在美国专利No.3,591,362中作了描述。机械炼制合金法包括通过在高能球磨机中研磨粉末混合物，从而用纯的原材料形成合金。在研磨过程中，起始颗粒经受与磨球反复碰撞，引起颗粒变形、粘结和断裂，这导致显微结构精细化乃至成分变化，从而形成纳米晶体或者非晶态合金。该过程可以导致两种或两种以上颗粒状起始物质非常密切地混合，因此所获得的颗粒产品要么是真合金，要么是非常均质的混合物，要么是真合金和均质混合物的组合物。

用于机械炼制合金的已知装置和方法不适合用于形成大量的材料库，这些材料必须经优化筛选，以识别出具有所需性质的材料。因此，需要一种机械炼制合金的设备和方法，以用于大规模地生产庞大的不同材料的库。本发明可满足这一需要和其它需要。

发明内容

本发明提供了用于大规模地执行多个球磨操作的多井球磨构件(multiwell ball milling fixture)。在某些实施例中，该构件不仅可用于球磨，而且用于其它操作，例如储气试验。该构件包括多井板/多凹陷板(multiweu plate)和盖。多井板具有多个样品井，其中每个样品井都有侧壁和底面。一般来说，底面通过圆化表面与侧壁相连。盖具有底面，该底面限定了宽阔的平面区域，当盖位于多井板上时，该区域足以盖住各样品井。盖具有多个出气口，每个出气口包括：i)位于盖底面上的第一开口，该第一开口在空间内如此定位，以便当盖位于多井板上时，第一开口与样品井流体连通；ii)位于盖顶面上的第二开口；以及iii)用于调节通过出气口的气流的阀。

多井球磨构件通常具有一个或多个位于多井板和盖之间的密封件，这些密封件允许气体在样品井和相关的出气口之间流动，但可防止气体在各样品井之间以及在样品井和不相关的出气口之间流动。如果使用帽，该构件一般具有一个或多个位于盖和帽之间的密封件，该密封件可防止气体从一个出气口流到与第二样品井相关的第二出气口。当盖与多井板相连且阀处于闭合位置时，气体不会流入也不会流出各样品井(即，样品井是不透气的或者不透空气的)。

多井球磨构件的盖的底面上可以有多个凹陷区域。在某些实施例中，凹陷区域具有相对于盖的底面凹入的顶面。在某些实施例中，凹陷区域可以具有与样品井的横截面形状相应的横截面形状。例如，凹陷区域的顶面可以具有凹的曲率半径，该半径近似或者等于连接多井板的侧壁和底面的圆化表面的半径。当盖位于多井板上时，凹陷区域的空间位置与样品井的位置相应。在某些实施例中，凹陷区域具有与样品井的直径相同的直径。

在某些实施例中，多井球磨构件的盖具有多个用于调节通过各出气口的气流的阀。各阀可以彼此可操作地连接，例如，使得当第一阀从闭合位置变到开启位置时，一个或一个以上的其它阀也从闭合位置变到开启位置。例如，盖可以包括一个或一个以上的滑阀，每个滑阀包括多个阀元件，其中滑阀沿第一方向的活动将阀元件定位在开启位置，而滑阀沿第二方向的活动则将阀元件定位在闭合位置。对应每排出气口，盖可以有一个滑阀，或者对应每列出气口有一个滑阀。滑阀可以插入横穿盖的孔内。

在某些实施例中，多井球磨构件也可以有加料帽。加料帽具有进气口和底面，该底面限定了宽阔的平面区域，当帽位于盖上时，该区域足够盖住多个气体导管的第二开口中的每一个。加料帽具有空气通道，当加料帽位于盖上时，该空气通道与每个第二开口和进气口流体连通。该进气口与真空源相连，当盖的阀(如果有)处于开启位置时，该真空源对样品井施加真空。该进气口也可以与研磨气源相连，当盖的阀(如果有)处于开启位置时，该研磨气源将研磨气体引入样品井。