[发明专利]热处理装置及快速淬火方法

说明书

本申请提供一种热处理装置及快速淬火方法，涉及热处理领域。热处理装置包括导热样品室、加热机构以及气体输送机构，导热样品室具有打开状态和封闭状态的容置腔；加热机构围设于导热样品室的外周；气体输送机构位于导热样品室外，气体输送机构包括输气管以及气源，气源用于提供低温惰性气体，输气管的进气端与气源连通，输气管的送气端的端面抵持于导热样品室的外壁，送气端的侧壁开设有沿其周向间隔布置的多个出气通道，其结构简单，装卸方便，能够实现对微纳级样品的快速淬火且避免杂质的引入。

技术领域

本申请涉及热处理领域，具体而言，涉及一种热处理装置及快速淬火方法。

背景技术

热处理工艺是指材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种热加工工艺，通常包括退火、正火、淬火、回火等，这四种工艺通过合理组合可以演变出不同的热处理工艺，使经过处理的材料获得不同的强度和韧性，从而达到消除组织缺陷，改善材料性能的目的。

淬火是指将材料加热到指定温度后保温一段时间，然后放入淬火介质中使其快速降温冷却。

目前，实现快速淬火的热处理设备结构较为复杂，通常需设计旋转机构使样品与淬火剂充分接触，以及设计回收循环腔对淬火剂进行回收处理，导致占用空间大，同时也增加了对电力等能源的消耗。现有技术对微纳级样品的热处理，多是将其置于铜坩埚中，在真空环境下加热至高温，恒温一段时间后，随炉自然缓慢冷却或通入水/油等冷却介质来实现快速冷却，随炉冷却的方式导致一次实验耗时较长，效率低下，而若通入水/油等冷却介质来实现快速冷却的方式，不仅导致样品和冷却介质发生反应，引入杂质从而影响样品性能，且存在因冷却介质的冲击使得样品从载体上脱落的情况，以及水/油等冷却介质的最大冷却速率较低，冷却速率慢，冷却效果较差。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种热处理装置及快速淬火方法，其能够改善上述至少一个技术问题。

第一方面，本申请实施例提供一种热处理装置，其包括导热样品室、加热机构以及气体输送机构。

其中，导热样品室具有用于收容微纳级样品的容置腔，容置腔具有打开状态和封闭状态；加热机构围设于导热样品室的外周并用于加热导热样品室；气体输送机构位于导热样品室外，气体输送机构包括输气管以及气源，气源用于提供温度不高于10℃的低温惰性气体，输气管的进气端与气源连通，输气管的送气端的端面抵持于导热样品室的外壁，送气端的侧壁开设有沿其周向间隔布置的多个出气通道。

在上述实现过程中，由于微纳级样品收容于容置腔内，而气体输送机构位于导热样品室外，因此可避免在降温时，微纳级样品被气流冲击以及和低温惰性气体发生物质交换，避免杂质的引入以保证微纳级样品的质量。利用低温惰性气体与导热样品室进行热交换，可快速冷却降温，降温速率可达1000K/s，实现快速淬火，提高淬火效率，并且淬火后的纳微米级样品结构完整且性能良好，整个热处理装置结构简单，装卸方便，实用性高，可有效提高实验效率。

在一种可能的实施方案中，出气通道为开设于送气端的端面的缺口，缺口的总横截面面积占送气端的总横截面面积的12.73％-66.71％。

在一种可能的实施方案中，送气端的内壁直径为4mm，缺口在送气端的输气体方向上的深度为1-5mm。

在一种可能的实施方案中，气源被配置为输出的低温惰性气体的流速为10m/s-20m/s。

在一种可能的实施方案中，导热样品室包括：导热承载件和导热坩埚，导热承载件具有用于承载微纳级样品的承载面；导热坩埚可拆卸地倒扣于承载面，导热坩埚与承载面共同形成容置腔。