CN103128290A - 气雾化法制备2024铝合金粉末的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气雾化法制备2024铝合金粉末的方法，将2024铝合金铸锭或棒材切割成块材，装入熔化坩埚内；关闭炉盖，将炉膛抽真空至0.01MPa以下，向炉膛内充入氩气至0.05~0.08MPa，再次将炉膛抽真空至1×10-2Pa以下；熔化铝锭、加热导流坩埚，熔体温度维持在700~900℃，并保温30~60min；将熔融2024铝合金液倒入导流坩埚内，使其沿导流坩埚上的导流管连续流出；打开氩气阀门，调整氩气流速，雾化液态2024铝合金；当雾化腔体内气压达到0.1MPa时，开启旋风除尘设备；冷却后，取下粉体收集器进行筛分。本发明得到的2024铝合金粉末化学成分均匀、形状规则、颗粒细小、含氧量低。
Description
技术领域
本发明涉及一种气雾化法制备2024铝合金粉末的方法，属于粉末冶金技术领域。
背景技术
2024铝合金的主要合金成分为铜3.8~4.9 wt.%和镁1.2~1.8 wt.%，是一种高强度、高硬度，可进行热处理强化的铝合金，以其为基体的复合材料被广泛应用于航空、航天、汽车及国防等领域。W/2024Al、WC/2024 Al及（WC、Mo、CeO2）/2024 Al复合材料因其较为活跃的界面行为而无法采用搅拌铸造、喷射沉积等方法，而只能采用粉末冶金方法进行制备。化学成分均匀、形状规则、颗粒细小、含氧量低（＜0.02 wt.%）的2024铝合金粉末是该类复合材料的主要原料之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气雾化方法制备2024铝合金粉末的方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种气雾化法制备2024铝合金粉末的方法，包括以下步骤：
a.根据雾化炉熔化坩埚的尺寸将2024铝合金铸锭或棒材切割成块材，使其能够顺利装入坩埚内；
b. 称取2024铝合金块装入熔化坩埚内，合金熔化后体积不得超过坩埚容积的三分之二；
c.关闭雾化炉炉盖，开启真空系统，将炉膛抽真空至0.01MPa以下，关闭真空机组，向炉膛内充入氩气至0.05~0.08MPa，再次开启真空系统，将炉膛抽真空至1×10-2Pa以下；
d.开启加热系统熔化铝锭、加热导流坩埚，待铝锭完全熔化后使熔体温度维持在700~900℃，并保温30~60min；
e.关闭真空系统，将熔融2024铝合金液倒入导流坩埚内，使其沿导流坩埚上的导流管连续流出；
f.打开氩气阀门，调整氩气流速，雾化液态2024铝合金；
g.当雾化腔体内气压达到0.1MPa时，开启旋风除尘设备；
h.待雾化后的铝合金粉完全冷却后，取下粉体收集器进行筛分。
步骤f中，所述的氩气流速为4~8m3/min。
步骤f中，所述雾化采用的喷嘴为自由降落式环孔喷嘴，所述雾化的介质为纯度＞99.9 wt.%的氩气，所述雾化的温度为700~900℃。
本发明的优点在于：
本发明采用气雾化方法制备2024铝合金粉末，在高温下熔化为液态的2024铝合金，沿导流管连续流出，并在高速喷射的惰性气体的作用下被雾化成细小的金属液滴，并快速冷却，形成固体颗粒。本发明得到的2024铝合金粉末化学成分均匀、形状规则、颗粒细小、含氧量低。
下面通过附图和具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
附图说明
图1为实施例1采用气雾化法制备2024铝合金粉末的形貌。
图2为实施例2采用气雾化法制备2024铝合金粉末的形貌。
具体实施方式
本发明采用气雾化方法制备化学成分均匀、形状规则、颗粒细小、含氧量低的2024铝合金粉末。2024铝合金在高温下熔化为液态后，沿导流管连续流出，并在高速喷射的惰性气体的作用下被雾化成细小的金属液滴，并快速冷却，形成固体颗粒。本发明中所采用的雾化喷嘴为自由降落式环孔喷嘴，雾化介质为纯氩气（纯度＞99.9 wt.%），雾化温度为700~900℃，雾化介质的流速为4~8m3/min。
实施例1
用气雾化法制备2024铝合金粉末，包括以下步骤：
a.根据雾化炉熔化坩埚的尺寸将2024铝合金铸锭或棒材切割成块材，使其能够顺利装入坩埚内；
b. 称取2024铝合金块装入熔化坩埚内（装入雾化炉），合金熔化后体积不得超过坩埚容积的三分之二；在700℃将其熔化，
c.关闭雾化炉炉盖，开启真空系统，将炉膛抽真空至0.01MPa以下，关闭真空机组，向炉膛内充入氩气至0.05MPa，再次开启真空系统，将炉膛抽真空至1×10-2Pa以下；
d.开启加热系统熔化铝锭、加热导流坩埚，待铝锭完全熔化后使熔体温度维持在700℃，并保温30min；
e.关闭真空系统，将熔融2024铝合金液倒入导流坩埚内，使其沿导流坩埚上的导流管连续流出；
f. 保温结束后开始雾化，打开氩气阀门，调整氩气流速，雾化时氩气流速控制在4m3/min，雾化液态2024铝合金；雾化采用的喷嘴为自由降落式环孔喷嘴，雾化的介质为纯度＞99.9 wt.%的氩气，所述雾化的温度为700℃。
g.当雾化腔体内气压达到0.1MPa时，开启旋风除尘设备；
h.待雾化后的铝合金粉完全冷却后，取下粉体收集器进行筛分。用150目筛网筛分粉末，出粉率达76%。
图1为所得2024铝合金粉末的形貌图，可以看到颗粒形状规则，颗粒形貌为近球形，颗粒细小。经化学成分分析，合金粉末中铜的质量分数为4.20%、镁的质量分数为1.61%，氧的质量分数为0.022%。
实施例2
用气雾化法制备2024铝合金粉末，包括以下步骤：
a.根据雾化炉熔化坩埚的尺寸将2024铝合金铸锭或棒材切割成块材，使其能够顺利装入坩埚内；
b. 称取2024铝合金块装入熔化坩埚内（装入雾化炉），合金熔化后体积不得超过坩埚容积的三分之二；在900℃将其熔化，
c.关闭雾化炉炉盖，开启真空系统，将炉膛抽真空至0.01MPa以下，关闭真空机组，向炉膛内充入氩气至0.08MPa，再次开启真空系统，将炉膛抽真空至1×10-2Pa以下；
d.开启加热系统熔化铝锭、加热导流坩埚，待铝锭完全熔化后使熔体温度维持在900℃，并保温60min；
e.关闭真空系统，将熔融2024铝合金液倒入导流坩埚内，使其沿导流坩埚上的导流管连续流出；
f. 保温结束后开始雾化，打开氩气阀门，调整氩气流速，雾化时氩气流速控制在8m3/min，雾化液态2024铝合金；雾化采用的喷嘴为自由降落式环孔喷嘴，雾化的介质为纯度＞99.9 wt.%的氩气，所述雾化的温度为900℃。
g.当雾化腔体内气压达到0.1MPa时，开启旋风除尘设备；
h.待雾化后的铝合金粉完全冷却后，取下粉体收集器进行筛分。用150目筛网筛分粉末，出粉率达79%。
图2为所得2024铝合金粉末的形貌图，可以看到颗粒形状规则，颗粒形貌为近球形，颗粒细小。经化学成分分析，合金粉末中铜的质量分数为4.16%、镁的质量分数为1.47%，氧的质量分数为0.035%。
实施例3
用气雾化法制备2024铝合金粉末，包括以下步骤：
a.根据雾化炉熔化坩埚的尺寸将2024铝合金铸锭或棒材切割成块材，使其能够顺利装入坩埚内；
b. 称取2024铝合金块装入熔化坩埚内（装入雾化炉），合金熔化后体积不得超过坩埚容积的三分之二；在850℃将其熔化，
c.关闭雾化炉炉盖，开启真空系统，将炉膛抽真空至0.01MPa以下，关闭真空机组，向炉膛内充入氩气至0.06MPa，再次开启真空系统，将炉膛抽真空至1×10-2Pa以下；
d.开启加热系统熔化铝锭、加热导流坩埚，待铝锭完全熔化后使熔体温度维持在850℃，并保温50min；
e.关闭真空系统，将熔融2024铝合金液倒入导流坩埚内，使其沿导流坩埚上的导流管连续流出；
f. 保温结束后开始雾化，打开氩气阀门，调整氩气流速，雾化时氩气流速控制在4m3/min，雾化液态2024铝合金；所述雾化的温度为850℃。
g.当雾化腔体内气压达到0.1MPa时，开启旋风除尘设备；
h.待雾化后的铝合金粉完全冷却后，取下粉体收集器进行筛分。雾化结束后用150目筛网筛分粉末，出粉率达81%。
颗粒的形貌为近球形，经化学成分分析，合金粉末中铜的质量分数为4.22%、镁的质量分数为1.57%，氧的质量分数为0.027%。
实施例4
用气雾化法制备2024铝合金粉末，包括以下步骤：
a.根据雾化炉熔化坩埚的尺寸将2024铝合金铸锭或棒材切割成块材，使其能够顺利装入坩埚内；
b. 称取2024铝合金块装入熔化坩埚内（装入雾化炉），合金熔化后体积不得超过坩埚容积的三分之二；在800℃将其熔化，
c.关闭雾化炉炉盖，开启真空系统，将炉膛抽真空至0.01MPa以下，关闭真空机组，向炉膛内充入氩气至0.08MPa，再次开启真空系统，将炉膛抽真空至1×10-2Pa以下；
d.开启加热系统熔化铝锭、加热导流坩埚，待铝锭完全熔化后使熔体温度维持在800℃，并保温40min；
e.关闭真空系统，将熔融2024铝合金液倒入导流坩埚内，使其沿导流坩埚上的导流管连续流出；
f. 保温结束后开始雾化，打开氩气阀门，调整氩气流速，雾化时氩气流速控制在6m3/min，雾化液态2024铝合金；所述雾化的温度为800℃。
g.当雾化腔体内气压达到0.1MPa时，开启旋风除尘设备；
h.待雾化后的铝合金粉完全冷却后，取下粉体收集器进行筛分。雾化结束后用150目筛网筛分粉末，出粉率达82%。
颗粒的形貌为近球形，经化学成分分析，合金粉末中铜的质量分数为4.10%、镁的质量分数为1.58%，氧的质量分数为0.031%。
实施例5
用气雾化法制备2024铝合金粉末，包括以下步骤：
a.根据雾化炉熔化坩埚的尺寸将2024铝合金铸锭或棒材切割成块材，使其能够顺利装入坩埚内；
b. 称取2024铝合金块装入熔化坩埚内（装入雾化炉），合金熔化后体积不得超过坩埚容积的三分之二；在700℃将其熔化，
c.关闭雾化炉炉盖，开启真空系统，将炉膛抽真空至0.01MPa以下，关闭真空机组，向炉膛内充入氩气至0.05MPa，再次开启真空系统，将炉膛抽真空至1×10-2Pa以下；
d.开启加热系统熔化铝锭、加热导流坩埚，待铝锭完全熔化后使熔体温度维持在700℃，并保温30min；
e.关闭真空系统，将熔融2024铝合金液倒入导流坩埚内，使其沿导流坩埚上的导流管连续流出；
f. 保温结束后开始雾化，打开氩气阀门，调整氩气流速，雾化时氩气流速控制在8m3/min，雾化液态2024铝合金；雾化采用的喷嘴为自由降落式环孔喷嘴，雾化的介质优选纯度＞99.9 wt.%的氩气，所述雾化的温度为700℃。
g.当雾化腔体内气压达到0.1MPa时，开启旋风除尘设备；
h.待雾化后的铝合金粉完全冷却后，取下粉体收集器进行筛分。用150目筛网筛分粉末，出粉率达85%。
颗粒的形貌为近球形，经化学成分分析，合金粉末中铜的质量分数为4.18%、镁的质量分数为1.51%，氧的质量分数为0.026%。
如表1所示，为实施例1-5采用气雾化法制备的2024铝合金粉末的主要化学成分。从表1可以看到，实施例1-5制备的2024铝合金粉末化学成分均匀、含氧量低。通过电镜扫描观察实施例1-5所得粉末的形貌，可以看出粉末颗粒具有形状规则、颗粒细小的特点。
表1 气雾化法制备2024铝合金粉末的主要化学成分
Claims (4)
1.一种气雾化法制备2024铝合金粉末的方法，包括以下步骤：
a.根据雾化炉熔化坩埚的尺寸将2024铝合金铸锭或棒材切割成块材，使其能够装入坩埚内；
b. 称取2024铝合金块装入熔化坩埚内，合金熔化后体积不得超过坩埚容积的三分之二；
c.关闭雾化炉炉盖，开启真空系统，将炉膛抽真空至0.01MPa以下，关闭真空机组，向炉膛内充入氩气至0.05~0.08MPa，再次开启真空系统，将炉膛抽真空至1×10-2Pa以下；
d.开启加热系统熔化铝锭、加热导流坩埚，待铝锭完全熔化后使熔体温度维持在700~900℃，并保温30~60min；
e.关闭真空系统，将熔融2024铝合金液倒入导流坩埚内，使其沿导流坩埚上的导流管连续流出；
f.打开氩气阀门，调整氩气流速，雾化液态2024铝合金；
g.当雾化腔体内气压达到0.1MPa时，开启旋风除尘设备；
h.待雾化后的铝合金粉完全冷却后，取下粉体收集器进行筛分。
2.根据权利要求1所述的气雾化法制备2024铝合金粉末的方法，其特征在于：所述的氩气流速为4~8m3/min。
3.根据权利要求2所述的气雾化法制备2024铝合金粉末的方法，其特征在于：所述氩气的纯度＞99.9 wt.%。
4.根据权利要求1所述的气雾化法制备2024铝合金粉末的方法，其特征在于：所述雾化采用的喷嘴为自由降落式环孔喷嘴，所述雾化的温度为700~900℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130605 |