CN109211655B - 一种高通量且连续快速制备合金样品的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种高通量且连续快速制备合金样品的装置及方法，该装置包括转动系统、配料系统、加热熔化系统、凝固冷却系统、取样系统、PLC控制系统；配料区、加热熔化区、凝固冷却区、取样区位于转动台上。置于配料区上方的存料器由PLC控制按照预先设定合金成分配比给转动到该区的坩埚进行配料；分别置于加热熔化区和冷却凝固区上方的熔化腔体和冷却装置分别用于熔化和凝固坩埚内合金；置于取样区下方的样品顶出装置用于取出坩埚内凝固样品，从而在转动台上形成配料‑加热熔化‑冷却凝固‑取样循环式一体化合金样品制备。本发明装置结构紧凑、自动化程度高，缩短了材料从原料配比、多炉熔炼和制备的时间进程，可高通量且连续快速制备合金样品。

Description

一种高通量且连续快速制备合金样品的装置及方法
技术领域
本发明涉及合金制备技术领域，特别是涉及一种高通量且连续快速制备合金样品的装置及方法。
背景技术
金属材料在军用和民用领域有着广泛应用，需求量巨大。但是，金属材料的研发可简单归纳为“试错法”，即依据已有的理论或经验，对目标材料的组分配比给出预测范围，接着进行小批量制备，然后根据对制备样品的表征结果进行组分调整优化，再一次进行制备和表征，经过多次循环最终才能获得目标材料，“试错法”周期长和成本高，已成为制约经济社会发展和技术进步的瓶颈。目前制约轻金属材料的关键问题是强度和耐蚀性问题，一般采用调整合金元素成分及热处理工艺等方法来改善单炉熔炼合金的综合性能。但现有的一次熔炼只能制备一种成分合金的方法，效率低、周期长、成本高。因此材料研究方法亟需革新，发展可加速新材料从发现到应用的新方法和新技术受到了国内外的广泛关注
“材料高通量实验”即在较短的时间内完成大量样品的制备与表征，其主导思想是以量变引起质变，将传统实验中采用的顺序迭代法转变为高通量实验的并行处理法，从而大幅度提高材料研发效率，缩短研发周期，从而达到逐步推进材料“按需设计”的终极目标。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种可大幅度缩短合金材料从设计到制备应用的时间进程、降低开发成本、工艺简单、可高通量且连续快速制备合金样品的装置及方法，从而实现配料-熔化-冷却凝固-取样循环式一体化合金样品快速制备。
本发明提供了如下技术方案：一种高通量且连续快速制备合金样品的装置，该装置包括转动系统、自动配料系统、加热熔化系统、冷却凝固系统、取样系统、PLC控制系统；
其中，所述转动系统，用于控制坩埚按照需求依次循环经过不同功能区域，所述功能区域包括配料区、加热熔化区、冷却凝固区和取样区；
所述自动配料系统，用于将配料系统通过PLC控制按照预先设定的合金成分配比在线完成给转动到该功能区的坩埚进行配料；
所述加热熔化系统，用于将坩埚的合金原料熔化，进行融合；
所述冷却凝固系统，用于将融合后的合金冷却凝固；
所述取样系统，用于将凝固的合金，进行取样分析；
所述PLC控制系统，用于控制所述的配料系统、熔化系统、冷却凝固系统及取样系统协同完成配料-熔化-凝固-取样循环式一体化合金样品快速制备。
进一步，所述的配料系统包括三轴机械手、存料器和支撑台；
其中，所述三轴机械手包括基座、X轴导轨、Y轴导轨、齿轮、Z轴导轨和伺服电机；
所述X轴导轨安装在所述基座的顶部，所述Y轴导轨通过连接件活动连接在所述X轴导轨上，且所述X轴导轨与所述Y轴导轨水平夹角为90度，所述齿轮设置在所述Y轴导轨上，所述Z轴导轨垂直设置在所述Y轴导轨一侧，并与所述齿轮固接，所述X轴导轨、Y轴导轨和Z轴导轨均设置有提供动力的伺服电机；
所述的支撑台设置在所述Z轴导轨的底部，所述支撑台上设有至少一个所述存料器，所述存料器位于所述坩埚上方；
所述X轴导轨、Y轴导轨和Z轴导轨的伺服电机均与所述PLC控制系统控制连接。
进一步，所述加热熔化系统包括加热线圈、熔化腔体、热电偶、升降机构、气体保护机构和连接柱；
其中，所述熔化腔体上分别设置有进气口和出气口，所述加热线圈和热电偶均设置在所述熔化腔体的外侧壁上，所述熔化腔体通过是所述连接柱安装在所述升降机构上，所述气体保护机构与所述进气口连接，所述熔化腔体位于所述坩埚的正上方，所述加热线圈、热电偶、升降机构和气体保护机构均与所述PLC控制系统控制连接。
进一步，所述的冷却凝固系统包括冷风喷吹装置和托板，所述冷风喷吹装置通过连接柱与托板连接，所述冷风喷吹装置位于转动台冷却凝固区坩埚正上方，所述冷风喷吹装置与所述PLC控制系统控制连接。
进一步，所述的取样系统包括抬升气缸、顶出面板和可推式顶杆，所述抬升气缸与所述PLC控制系统控制连接，所述气缸设置在位于所述转动系统的取样区正下方，所述顶出面板固接在所述抬升气缸的输出端的顶部，所述可推式顶杆活动设置在所述取样区的面板，所述坩埚安装在所述可推式顶杆顶部，所述抬升气缸与所述PLC控制系统控制连接。
进一步，所述的升降机构包括电机、升降托板、丝杆、立柱、联轴器和支架；
其中，所述升降托板通过连接安装在所述支架的立柱上，所述丝杆设置在所述支架的立柱中间，并与所述升降托板驱动连接，所述电机设置在所述支架的底部，所述电机输出轴通过所述联轴器与所述丝杆传动连接，所述电机与所述PLC控制系统控制连接。
本发明的另一目的一种提供使用上述的装置的制备合金的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：根据实验需求将一定数量的坩埚分别固定在转动台4个区域内的可推式顶杆；
步骤2：根据目标合金将不同的高纯金属放入独立的存料器中，在PLC控制系统的计算机中输入需要放入各个坩埚内目标合金的含量及成分配比，自动计算各坩埚内各金属元素加入量；
步骤3：通过PLC控制，支撑台上的存料器在机械手的移动下完成配料区内各坩埚内合金元素配比；
步骤4：待配料区的配料工序完成后，所述PLC控制转动台顺时针转动，使配料区内的坩埚转动到加热熔化区，此时升降托板下移，使缠绕有加热线圈的熔化腔体罩住加热熔化区内的坩埚，形成密封空间，同时启动气体保护机构，将惰性气体通过进气口通入熔化腔体，在惰性气体保护作用下对坩埚内的合金加热熔化；与此同时，转动到配料区内的坩埚的配料工作同时进行；
步骤5：待配料区的配料工序和加热熔化区的熔化工序完成后，所述PLC控制系统再次控制转动台顺时针转动，使加热熔化区内的坩埚转动到冷却凝固区，在冷风喷吹装置作用下完成坩埚内熔融合金的冷却凝固；同时，对转动到加热熔化区的坩埚内合金进行加热熔化工序，对转动到配料区的坩埚进行配料工序；
步骤6：待配料区的配料工序、加热熔化区的熔化工序及冷却凝固区的凝固工序完成后，转动台顺时针转动，使冷却凝固区内的坩埚转动到取样区，在抬升气缸及顶出面板的作用下顶出坩埚内凝固的合金块；同时，转动到冷却凝固区、加热熔化区及配料区内的坩埚分别进行各自工序；
步骤7：待配料区的配料工序、加热熔化区的熔化工序、冷却凝固区的凝固工序及取样区的取样工序均完成后，转动台顺时针转动，对由取样区转动到配料区的坩埚进行配料，对由配料区转动到加热熔化区的坩埚内合金进行熔化，对由加热熔化区转动到冷却凝固区的坩埚内合金液进行凝固，对由冷却凝固区转动到取样区的坩埚内凝固合金块进行取样，从而形成配料-熔化-冷却凝固-取样循环式、一体化、高通量且连续快速制备合金样品。
进一步，所述可推式顶杆下端通过转动台通孔并延伸到距离转动台底面5~200mm。
与现有技术相比，本发明的积极进步效果在于：
一、本发明可循环高效制备出大量成分含量不断变化（或成分含量不变化）的合金材料，显著提高样品制备效率；
二、实现了配料-熔化-冷却凝固-取样循环式、一体化、高通量且连续快速制备合金样品，不依赖人工；发明装置体积小、新颖高效、可控性强；
三、本发明所制备的单体样品体积小，与传统单炉熔炼所制备的合金样品相比，用料量显著减少。
附图说明
图1为本发明一种高通量且连续快速制备合金样品的装置结构示意图。
图2为一种高通量且连续快速制备合金样品的装置局部结构示意图。
图3为一种高通量且连续快速制备合金样品的装置的主视图。
图4为一种高通量且连续快速制备合金样品的装置的俯视图。
图5为转动台底部结构示意图。
图6为坩埚结构示意图。
图中：1-驱动电机，2-第一联轴器，3-抬升气缸，4-顶出面板，5-转动台，6-坩埚，7-基座，8-X轴导轨，9- Y轴导轨，10-齿轮，11- Z轴导轨，12-伺服电机，13-存料器，14-支撑台，15-升降托板，16-连接柱，17-熔化腔体，18-加热线圈，19-保护气体出气口，20-热电偶，21-保护气体进气口，22-冷风喷吹 装置，23-丝杆，24-立柱，25-第二联轴器，26-支架，27-电机，28-PLC控制系统，29-计算机，30-可推式顶杆，31-螺母，32-螺孔，33-驱动轴。
具体实施方式
下面根据附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
如图1-图6所示，一种高通量且连续快速制备合金样品的装置，其特征在于，该装置包括转动系统、自动配料系统、加热熔化系统、冷却凝固系统、取样系统、PLC控制系统；
其中，所述转动系统，用于控制坩埚按照需求依次循环经过不同功能区域，所述功能区域包括配料区、加热熔化区、冷却凝固区和取样区；
所述自动配料系统，用于将配料系统通过PLC控制按照预先设定的合金成分配比在线完成给转动到该功能区的坩埚进行配料；
所述加热熔化系统，用于将坩埚的合金原料熔化，进行融合；
所述冷却凝固系统，用于将融合后的合金冷却凝固；
所述取样系统，用于将凝固的合金，进行取样分析；
所述PLC控制系统，用于控制所述的配料系统、熔化系统、冷却凝固系统及取样系统协同完成配料-熔化-凝固-取样循环式一体化合金样品快速制备。
进一步，所述转动系统包括转动台5、驱动电机1、驱动轴33和第一联轴器2；
其中，所述驱动电机1与所述驱动轴33一端固接，所述驱动轴33的另一端与所述第一联轴器2固接，所述第一联轴器2与所述转动台5的底部传动连接；所述转动台5分为4个区域，每个区域内均设置有坩埚6；所述转动台5分为4个区域依次与所述功能区相对应，所述驱动电机1与所述PLC控制系统控制连接。
进一步，所述的配料系统包括三轴机械手、存料器13和支撑台14；
其中，所述三轴机械手包括基座7、X轴导轨8、Y轴导轨9、齿轮10、Z轴导轨11和伺服电机12；
所述X轴导轨8安装在所述基座7的顶部，所述Y轴导轨9通过连接件活动连接在所述X轴导轨8上，且所述X轴导轨8与所述Y轴导轨9水平夹角为90度，所述齿轮10设置在所述Y轴导轨9上，所述Z轴导轨11垂直设置在所述Y轴导轨9一侧，并与所述齿轮10固接，所述X轴导轨8、Y轴导轨9和Z轴导轨11均设置有提供动力的伺服电机12；
所述的支撑台14设置在所述Z轴导轨11的底部，所述支撑台14上设有至少一个所述存料器13，所述存料器13位于所述坩埚6上方；
所述X轴导轨8、Y轴导轨9和Z轴导轨11的伺服电机12均与所述PLC控制系统控制连接。
进一步，所述加热熔化系统包括加热线圈18、熔化腔体17、热电偶20、升降机构、气体保护机构和连接柱16；
其中，所述熔化腔体17上分别设置有进气口21和出气口19，所述加热线圈18和热电偶20均设置在所述熔化腔体17的外侧壁上，所述熔化腔体17通过是所述连接柱16安装在所述升降机构上，所述气体保护机构与所述进气口21连接，所述熔化腔体17位于所述坩埚6的正上方，所述升降机构和气体保护机构均与所述PLC控制系统控制连接。
进一步，所述的冷却凝固系统包括冷风喷吹装置22和托板15，所述冷风喷吹装置22通过连接柱16与托板15连接，所述冷风喷吹装置22位于转动台5冷却凝固区坩埚6正上方，所述冷风喷吹装置22与所述PLC控制系统控制连接。
进一步，所述的取样系统包括抬升气缸3、顶出面板4和可推式顶杆30，所述抬升气缸3与所述PLC控制系统控制连接，所述气缸3设置在位于所述转动系统的取样区正下方，所述顶出面板4固接在所述抬升气缸3的输出端的顶部，所述可推式顶杆30活动设置在所述取样区的面板，所述坩埚6安装在所述可推式顶杆30顶部，所述抬升气缸3与所述PLC控制系统控制连接。
进一步，所述的升降机构包括电机27、升降托板15、丝杆23、立柱24、联轴器25和支架26；
其中，所述升降托板15通过连接安装在所述支架26的立柱24上，所述丝杆23设置在所述支架26的立柱24中间，并与所述升降托板15驱动连接，所述电机27设置在所述支架26的底部，所述电机27输出轴通过所述联轴器25与所述丝杆23传动连接，所述电机27与所述PLC控制系统控制连接。
一种使用上述的装置的制备合金的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：根据实验需求将一定数量的坩埚6分别固定在转动台4个区域内的可推式顶杆30上；
步骤2：根据目标合金将不同的高纯金属放入独立的存料器13中，在PLC控制系统28的计算机29中输入需要放入各个坩埚6内目标合金的含量及成分配比，自动计算各坩埚6内各金属元素加入量；
步骤3：通过PLC控制系统28控制，支撑台14上的存料器13在机械手的移动下完成配料区内各坩埚6内合金元素配比；
步骤4：待配料区的配料工序完成后，所述PLC控制系统28控制转动台5顺时针转动90°，使配料区内的坩埚6转动到加热熔化区，此时升降托板15下移，使缠绕有加热线圈18的熔化腔体17罩住加热熔化区内的坩埚6，形成密封空间，同时启动气体保护机构，将惰性气体通过进气口19通入熔化腔体17，在惰性气体保护作用下对坩埚6内的合金加热熔化；与此同时，转动到配料区内的坩埚6的配料工作同时进行；
步骤5：待配料区的配料工序和加热熔化区的熔化工序完成后，所述PLC控制系统28再次控制转动台5顺时针转动90°，使加热熔化区内的坩埚6转动到冷却凝固区，在冷风喷吹装置22作用下完成坩埚6内熔融合金的冷却凝固；同时，对转动到加热熔化区的坩埚6内合金进行加热熔化工序，对转动到配料区的坩埚6进行配料工序；
步骤6：待配料区的配料工序、加热熔化区的熔化工序及冷却凝固区的凝固工序完成后，转动台5顺时针转动90°，使冷却凝固区内的坩埚6转动到取样区，在抬升气缸3及顶出面板4的作用下顶出坩埚6内凝固的合金块；同时，转动到冷却凝固区、加热熔化区及配料区内的坩埚6分别进行各自工序；
步骤7：待配料区的配料工序、加热熔化区的熔化工序、冷却凝固区的凝固工序及取样区的取样工序均完成后，转动台5顺时针转动90°，对由取样区转动到配料区的坩埚6进行配料，对由配料区转动到加热熔化区的坩埚6内合金进行熔化，对由加热熔化区转动到冷却凝固区的坩埚6内合金液进行凝固，对由冷却凝固区转动到取样区的坩埚6内凝固合金块进行取样，从而形成配料-熔化-冷却凝固-取样循环式、一体化、高通量且连续快速制备合金样品。
实施例1
以制备Al(80-x)Zn20Mgx(0≤x≤10，x＝0，0.1，0.2，0.3……10)共101种成分的铝合金为例,共取16个尺寸为Φ3cm×4cm坩埚，在转动台的配料区、加热熔化区、冷却凝固区和取样区预先设计好的位置分别放置4个坩埚，且通过螺母连接；转动台形状尺寸为400mm×400mm×10mm；坩埚底部可推式顶杆穿过转动台通孔并延伸到距离转动台底面50mm；
将粒径均为1mm的Al（7kg）、Zn（3.5kg）和Mg颗粒（0.5kg）放入三个独立的存料器中，并在计算机系统中输入坩埚数量、坩埚内目标合金的含量及成分配比，自动计算各坩埚内金属元素加入量；
实验开始后，支撑台上存放Al、Zn和Mg颗粒的存料器在PLC控制的机械手的移动下通过选择送料螺杆的规格和控制送料螺杆的转动圈数完成配料区内4个坩埚内合金元素的配比；
待配料区的配料工序完成后，转动台顺时针转动90°，使配料区内的坩埚转动到加热熔化区，此时升降托板下移，使缠绕有高频感应加热线圈的熔化腔体罩住加热熔化区内的坩埚，形成密封空间，在惰性气体（氩气）保护作用下对坩埚内的合金快速加热至750℃使其完全熔化；与此同时，转动到配料区的4个坩埚继续进行配料；
待配料区内的4个坩埚完成配料和加热熔化区内的4个坩埚内的合金完全熔化后，转动台顺时针转动90°，使加热熔化区内的坩埚转动到冷却凝固区，在喷气冷却装置（压缩氩气以10L/min的流量）的作用下完成坩埚内熔融合金的快速凝固；同时，对转动到加热熔化区的4个坩埚内合金进行加热熔化工序，对转动到配料区的4个坩埚进行配料工序；
待配料区的配料工序、加热熔化区的熔化工序及冷却凝固区的凝固工序均完成后，转动台顺时针转动90°，使冷却凝固区内的坩埚转动到取样区，在抬升气缸及顶出面板作用下顶出坩埚内的4块凝固合金样品；同时，转动到冷却凝固区、加热熔化区及配料区内的坩埚分别进行凝固、熔化和配料工序；
待配料区的配料工序、加热熔化区的熔化工序、冷却凝固区的凝固工序及取样区的取样工序均完成后，转动台顺时针转动90°，对由取样区转动到配料区的坩埚进行配料，对由配料区转动到加热熔化区的坩埚内合金进行熔化，对由加热熔化区转动到冷却凝固区的坩埚内合金液进行凝固，对由冷却凝固区转动到取样区的坩埚内凝固合金块进行取样，从而以配料-熔化-冷却凝固-取样循环式、一体化的形式高通量且连续快速制备101种目标铝合金样品。
对合金样品进行表面加工处理，以备后续表征使用。
实施例2
以制备Mg(95-x)Sn3Zn2Alx(0≤x≤30，x＝0，0.05，0.10，0.15,0.20，
……30)共601种成分的镁合金为例,共取36个尺寸为Φ2cm×2cm坩埚，在转动台的配料区、加热熔化区、冷却凝固区和取样区预先设计好的位置分别以3×3阵列形式放置9个坩埚，且通过螺母连接；转动台的形状尺寸为⌀500mm×12mm；坩埚底部可推式顶杆穿过转动台通孔并延伸到距离转动台底面25mm；
将粒径均为0.5mm的Mg（4.2kg）、Sn（0.5kg）、Zn（0.4kg）和Al颗粒（1.2kg）放入四个独立的存料器中，并在计算机系统中输入坩埚数量、坩埚内目标合金的含量及成分配比，自动计算各坩埚内四种金属元素所需量；
实验开始后，三轴机械手的支撑台上分别存放Mg、Sn、Zn和Al颗粒的存料器在PLC控制的机械手的移动下通过选择送料螺杆的规格和控制送料螺杆的转动圈数完成配料区内9个坩埚内合金元素的配比；
待配料区内的9个坩埚配料结束后，转动台逆时针转动90°，使配料区内的坩埚转动到加热熔化区，此时升降托板下移，使缠绕有超音频感应加热线圈的熔化腔体罩住加热熔化区内的坩埚，形成密封空间，在惰性气体（氩气）保护作用下对坩埚内的合金快速加热至730℃使其完全熔化；与此同时，转动到配料区的9个坩埚继续进行配料；
待配料区内的9个坩埚完成配料和加热熔化区内的9个坩埚内的合金完全熔化后，转动台逆时针转动90°，使加热熔化区内的坩埚转动到冷却凝固区，在喷气冷却装置（压缩氩气以15L/min的流量）作用下完成坩埚内熔融合金的快速凝固；同时，对转动到加热熔化区的9个坩埚内合金进行加热熔化工序，对转动到配料区的9个坩埚进行配料工序；
待配料区的配料工序、加热熔化区的熔化工序及冷却凝固区的凝固工序均完成后，转动台逆时针转动90°，使冷却凝固区内的坩埚转动到取样区，在抬升气缸及顶出面板作用下顶出坩埚内的9块合金样品；同时，转动到冷却凝固区、加热熔化区及配料区内的坩埚分别进行凝固、熔化和配料工序；
待配料区的配料工序、加热熔化区的熔化工序、冷却凝固区的凝固工序及取样区的取样工序均完成后，转动台逆时针转动90°，对由取样区转动到配料区的坩埚进行配料，对由配料区转动到加热熔化区的坩埚内合金进行熔化，对由加热熔化区转动到冷却凝固区的坩埚内合金液进行凝固，对由冷却凝固区转动到取样区的坩埚内凝固合金块进行取样，从而以配料-加热熔化-冷却凝固-取样循环式、一体化的方式高通量且连续快速制备601种目标镁合金样品。
制备结束后，关闭设备，并对制备的镁合金样品粗磨、细磨和抛光后进行组织观察分析，并线切割样品进行拉伸、压缩、腐蚀等常规性能测试，优化和筛选出所需的合金成分。
以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高通量且连续快速制备合金样品的装置，其特征在于，该装置包括转动系统、自动配料系统、加热熔化系统、冷却凝固系统、取样系统、PLC控制系统；
其中，所述转动系统，用于控制坩埚按照需求依次循环经过不同功能区域，所述功能区域包括配料区、加热熔化区、冷却凝固区和取样区；
所述自动配料系统，用于将配料系统通过PLC控制按照预先设定的合金成分配比在线完成给转动到该功能区的坩埚进行配料；
所述加热熔化系统，用于将坩埚的合金原料熔化，进行融合；
所述冷却凝固系统，用于将融合后的合金冷却凝固；
所述取样系统，用于将凝固的合金，进行取样分析；
所述PLC控制系统，用于控制所述的配料系统、熔化系统、冷却凝固系统及取样系统协同完成配料-熔化-凝固-取样循环式一体化合金样品快速制备；
其特征在于，所述加热熔化系统包括加热线圈（18）、熔化腔体（17）、热电偶（20）、升降机构、气体保护机构和连接柱（16）；
其中，所述熔化腔体（17）上分别设置有进气口（21）和出气口（19），所述加热线圈（18）和热电偶（20）均设置在所述熔化腔体（17）的外侧壁上，所述熔化腔体（17）通过是所述连接柱（16）安装在所述升降机构上，所述气体保护机构与所述进气口（21）连接，所述熔化腔体（17）位于所述坩埚（6）的正上方，所述升降机构和气体保护机构均与所述PLC控制系统控制连接；
所述的冷却凝固系统包括冷风喷吹装置（22）和托板（15），所述冷风喷吹装置（22）通过连接柱（16）与托板（15）连接，所述冷风喷吹装置（22）位于转动台（5）冷却凝固区坩埚（6）正上方，所述冷风喷吹装置（22）与所述PLC控制系统控制连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述转动系统包括转动台（5）、驱动电机（1）、驱动轴（33）和联轴器（2）；
其中，所述驱动电机（1）与所述驱动轴（33）一端固接，所述驱动轴（33）的另一端与所述联轴器（2）固接，所述联轴器（2）与所述转动台（5）的底部传动连接；所述转动台（5）分为4个区域，每个区域内均设置有坩埚（6）；所述转动台（5）分为4个区域依次与所述功能区相对应，所述驱动电机（1）与所述PLC控制系统控制连接。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的配料系统包括三轴机械手、存料器（13）和支撑台（14）；
其中，所述三轴机械手包括基座（7）、X轴导轨（8）、Y轴导轨（9）、齿轮（10）、Z轴导轨（11）和伺服电机（12）；
所述X轴导轨（8）安装在所述基座（7）的顶部，所述Y轴导轨（9）通过连接件活动连接在所述X轴导轨（8）上，且所述X轴导轨（8）与所述Y轴导轨（9）水平夹角为90度，所述齿轮（10）设置在所述Y轴导轨（9）上，所述Z轴导轨（11）垂直设置在所述Y轴导轨（9）一侧，并与所述齿轮（10）固接，所述X轴导轨（8）、Y轴导轨（9）和Z轴导轨（11）均设置有提供动力的伺服电机（12）；
所述的支撑台（14）设置在所述Z轴导轨（11）的底部，所述支撑台（14）上设有至少一个所述存料器（13），所述存料器（13）位于所述坩埚（6）上方；
所述X轴导轨（8）、Y轴导轨（9）和Z轴导轨（11）的伺服电机（12）均与所述PLC控制系统控制连接。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的取样系统包括抬升气缸（3）、顶出面板（4）和可推式顶杆（30），所述抬升气缸（3）与所述PLC控制系统控制连接，所述气缸（3）设置在位于所述转动系统的取样区正下方，所述顶出面板（4）固接在所述抬升气缸（3）的输出端的顶部，所述可推式顶杆（30）活动设置在所述取样区的面板，所述坩埚（6）安装在所述可推式顶杆（30）顶部，所述抬升气缸（3）与所述PLC控制系统控制连接。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的升降机构包括电机（27）、升降托板（15）、丝杆（23）、立柱（24）、联轴器（25）和支架（26）；
其中，所述升降托板（15）通过连接安装在所述支架（26）的立柱（24）上，所述丝杆（23）设置在所述支架（26）的立柱（24）中间，并与所述升降托板（15）驱动连接，所述电机（27）设置在所述支架（26）的底部，所述电机（27）输出轴通过所述联轴器（25）与所述丝杆（23）传动连接，所述电机（27）与所述PLC控制系统控制连接。
6.一种高通量且连续快速制备合金样品的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：根据实验需求将一定数量的坩埚（6）分别固定在转动台（5）4个区域内的可推式顶杆（30）；
步骤2：根据目标合金将不同的高纯金属放入独立的存料器（13）中，在PLC控制系统（28）的计算机（29）中输入需要放入各个坩埚（6）内目标合金的含量及成分配比，自动计算各坩埚（6）内各金属元素加入量；
步骤3：通过PLC控制系统（28）控制，支撑台（14）上的存料器（13）在机械手的移动下完成配料区内各坩埚（6）内合金元素配比；
步骤4：待配料区的配料工序完成后，所述PLC控制系统（28）控制转动台（5）顺时针转动，使配料区内的坩埚（6）转动到加热熔化区，此时升降托板（15）下移，使缠绕有加热线圈（18）的熔化腔体（17）罩住加热熔化区内的坩埚（6），形成密封空间，同时启动气体保护机构，将惰性气体通过进气口（19）通入熔化腔体（17），在惰性气体保护作用下对坩埚（6）内的合金加热熔化；与此同时，转动到配料区内的坩埚（6）的配料工作同时进行；
步骤5：待配料区的配料工序和加热熔化区的熔化工序完成后，所述PLC控制系统（28）再次控制转动台（5）顺时针转动，使加热熔化区内的坩埚（6）转动到冷却凝固区，在冷风喷吹装置（22）作用下完成坩埚（6）内熔融合金的冷却凝固；同时，对转动到加热熔化区的坩埚（6）内合金进行加热熔化工序，对转动到配料区的坩埚（6）进行配料工序；
步骤6：待配料区的配料工序、加热熔化区的熔化工序及冷却凝固区的凝固工序完成后，转动台（5）顺时针转动，使冷却凝固区内的坩埚（6）转动到取样区，在抬升气缸（3）及顶出面板（4）的作用下顶出坩埚（6）内凝固的合金块；同时，转动到冷却凝固区、加热熔化区及配料区内的坩埚（6）分别进行各自工序；
步骤7：待配料区的配料工序、加热熔化区的熔化工序、冷却凝固区的凝固工序及取样区的取样工序均完成后，转动台（5）顺时针转动，对由取样区转动到配料区的坩埚（6）进行配料，对由配料区转动到加热熔化区的坩埚（6）内合金进行熔化，对由加热熔化区转动到冷却凝固区的坩埚（6）内合金液进行凝固，对由冷却凝固区转动到取样区的坩埚（6）内凝固合金块进行取样，从而形成配料-熔化-冷却凝固-取样循环式、一体化、高通量且连续快速制备合金样品。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述转动台（5）顺时针转动的角度为90度。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述可推式顶杆下端通过转动台通孔并延伸到距离转动台底面5~200mm。
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