CN105234425A - 电爆炸法制备高熔点金属纳米粉末的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电爆炸法制备高熔点金属纳米粉末的装置及方法，属于金属粉末制备技术领域，超高压直流电源与大功率高压电容连接，大功率高压电容与导电夹具连接，导电夹具安装在真空爆炸炉炉体内，真空爆炸炉顶部设有自动送样机，金属棒/丝材与导电夹具接触，第一多级真空泵组与真空爆炸炉连接，大功率微波发生器与真空爆炸炉通过连接管连接，真空爆炸炉底部与多级离心分离器连接，多级离心分离器与第二多级真空泵组连接。本发明提供的金属粉末制备装置，降低工作电压，降低能耗，延长设备寿命，制备得到的金属粉末产量高，纳米级颗粒含量高。

Description

电爆炸法制备高熔点金属纳米粉末的装置及方法

技术领域

本发明属于金属粉末制备技术领域，涉及一种大功率微波定向照射电爆炸法制备系列高熔点球型金属纳米粉末装置及方法。

背景技术

随着粉末注射成型技术或增材制造技术即3D打印技术的发展，个性化制造得到越来越广泛的应用，通过3D打印技术可根据客户的个性化需求，从产品设计开始到最后成型的整个过程实现个性化。3D打印技术与其它制造技术类似，其技术重点可概括为：原料即打印材料、设计建模、3D打印机。目前，常用的3D打印机有工业级3D打印机，桌面型3D打印机2大类。3D打印技术在工业上具有更为广阔的前景，尤其制造大型结构件特别是具有复杂形状或组成的结构件，被广泛应用于航空航天、医疗产业、教育、建筑、工业设计、汽车制造、地理信息系统等。3D打印常用原料分为2大类，应用最为广泛、制备技术最为成熟的是有机聚合物，另一大类为各种金属粉末或合金粉末。可用于3D打印的聚合物有：光敏树脂、塑料(尼龙、玻纤尼龙、尼龙纤维颗粒、聚醚醚酮等)、聚醚醇等。受制于聚合物材料本体机械性能，采用聚合物为原料通过3D打印制备的器具或功能元器件，存在机械强度较低，表面不利于进行深化加工等缺陷。

在制造领域应用更为广泛的材质多为金属类材料，与具有相同机械性能的碳纤维材料、高分子纳米材料等材料相比，金属类材料生产成本相对较低，来源也更为广泛。采用金属粉末为3D打印原料制造结构复杂的元件在很多领域内得到广泛的应用。以TA15、TA12、TC4等钛合金粉末为原料，通过3D打印技术已成功制造了性能满足飞机特别是战斗飞机用并且结构复杂的钛合金构件，经检验采用3D打印构件力学性能均达到或超过锻件的水平，构件最大尺寸也达到6m级，目前我国先进战机上钛合金构件比例也超过20%。3D打印技术，特别是以金属粉末为原料的此种技术，在海军中也得到广泛应用，英国政府前国防部研究实验室报告指出，英国皇家海军将在15年内推出采用3D打印技术制造的舰长达到15m的战舰，其主要原料金属粉末，并可实现海域中实时打印成型。使用金属粉末后，3D打印在医学领域中的应用前景也十分广阔，西班牙已经成功实施了3D打印钛合金胸肋骨植入手术，患者术后恢复良好；金属粉末3D打印也可用于心脑血管支架的制造，以镁铝合金类支架为例，当金属粉末的粒径足够小时达到纳米级，可通过真空激光熔融3D打印技术制备得到结构复杂、整体尺寸相对较小(小于mm级)的血管支架，经临床实验结果表明，植入此种支架后，患者愈后良好，长期跟踪实验结果表明，患者未发现明显的二次栓塞迹象。支架在植入患者体内3~4年，支架自溶比例高达78%，可有效降低患者罹患二次栓塞的几率。

以上应用实例及研究成果表明，采用金属粉末为原料的3D打印具有十分广阔的应用前景，对金属粉末的需求将会日益增长。目前金属粉末特别是超细金属粉末的生产工艺主要有以下几种：超高电压直流电致金属丝爆炸法、超音速气流雾化法、金属粉末气化法等。其中金属粉末气化法，其工作温度高，需达到金属材料的升华温度，对冶炼设备的要求极高，以金属钛为例，钛要发生原子雾化，其温度需在4350℃以上，且固态金属或熔融状态下液态金属对元素的束缚力较高，原子能从本体中雾化比例较低，虽然采用此方法制备的金属粉末粒径较小，其粒径分布也较为均匀，但产量不高，目前有报导采用此种工艺生产金属粉末，一个制备周期，金属粉末的产量仅为g级，此方法不适合大范围推广，也不能满足制造大型复杂构件的原料需求。

超音速惰性气体雾化法中，首先将金属加热到熔融状态下，再通过超音速气体喷嘴对惰性气体进行必要的加速，使气体流出速度达到1.5马赫以上，利用超音速气体对熔融状态下金属液滴的剪切、破碎作用，实现制备超细金属粉末的目的。采用此方法制备超细金属粉末同样需要加热金属，使之进入稳定熔融状态，特别是金属液滴在进入雾化室之前的流动性需要得到良好的保障，否则容易发生堵塞。因此，金属实际工作温度需高于其熔点，以现有超细Al粉成熟的制备工艺为例，熔融态Al液池的温度需达到1100℃左右，液池承载体为石墨坩埚或其它高温金属，这种坩埚制造加工难度高，使用寿命短。此种工艺第二个技术难点为惰性气体超音速喷嘴的设计与加工，惰性气体经超音速喷嘴加速后，其最大流速气体离喷嘴出口仅为2mm左右，超过此距离，惰性气体速度急剧降低，对金属液滴的剪切、破碎效果也随之降低。因此，在生产过程中，需将熔融状态下的金属液滴尽可能的靠近喷嘴的出口，高温金属液滴对喷嘴的影响同样也会加剧，在连续生产过程中甚至会导致喷嘴发生热应变变形，降低喷嘴使用寿命。同时，超音速喷嘴的加工成型也较为困难，目前常用的超音速喷嘴材质大多为耐高温金属如W、Zr等，此类金属的表面硬度极高或本身材质抗拉强度等物理特性较高，采用现有机械加工方法制备难度极大，成品率低。现有研究资料数据表明，采用惰性气体超音速雾化法制备低熔点金属，其产率较高，可达到工业生产的要求，产品粒径较小可达到50nm左右，粒度分布较为均匀，但对高熔点金属如Ti、钛合金、Zr等，制备难度较高，产能低，仅为kg级，进入工业化生产还需大量的研发工作及时间。

超高压直流电致爆炸法制备超细金属粉末的基本原理相对较为简单，将超过万伏级的直流电加载在相对直径较小的金属圆柱形丝材或棒材两端，金属材料表面发生显著的电弧放电，在其内部也形成紊乱的涡电流，同时直流电的库伦效应，金属材料被强电流瞬间加热其瞬间温度远远超过其熔点，此3种物理现象联合作用，金属材料发生剧烈的电致爆炸，金属原子以原子簇的形式向其周围空间扩散，在遇到低温物体时发生凝结，形成具有较小粒径的超细金属粉末。电致爆炸法制备超细金属粉末的生产工艺相对简单，不需对金属本体进行加热，也意味着在工艺中不需要额外添加加热装置以及熔融态金属液池，可极大简化生产步骤。通过爆炸形式制备得到的金属粉末，其粒径较小，目前采用此种工艺生产在牺牲产量的前提下，最小粒径可达到20nm左右的纳米Cu粉末，粒径也较为均匀。目前，采用此种工艺已经实现了Cu、Al、Ni、Zr、Au、Ag、Mn、W等金属超细粉末的制备，其产量也达到了工业应用的量级。但现有工艺也存在一定的缺陷：现有工艺采用的直流电压一般大于10万伏特，并对直流电源的质量要求较高，生产过程中能耗较大，高电压也容易击穿电容，导致设备瘫痪；制备得到的粉末，其粒径主要分布在微米级，纳米级颗粒含量不超过10%。

发明内容

本发明的目的是提供一种电爆炸法制备高熔点金属纳米粉末的装置，解决了现有技术中工作电压高，生产过程中能耗大，高电压容易击穿电容，导致设备瘫痪，制备得到的金属粉末产能产量低，金属粉末纳米级颗粒含量低的问题。

本发明的另一目的是提供一种电爆炸法制备高熔点金属纳米粉末的方法。

本发明所采用的技术方案是，一种电爆炸法制备高熔点金属纳米粉末的装置，其特征在于，超高压直流电源与大功率高压电容连接，大功率高压电容与导电夹具连接，超高压直流电源与大功率高压电容之间设有第一断路开关，大功率高压电容与导电夹具之间设有第二断路开关，导电夹具安装在真空爆炸炉的炉体内部，在真空爆炸炉顶部设有自动送样机，自动送样机的送样口设有送样保护夹套，金属棒/丝材与导电夹具接触，使用真空橡胶填充送样保护夹套与真空爆炸炉的炉体空隙，真空爆炸炉通过第二接地线接地，第一多级真空泵组与真空爆炸炉连接，大功率微波发生器与真空爆炸炉通过连接管连接，连接管通过第一接地线接地，真空爆炸炉的底部为锥形粉末收集端，多级离心分离器与真空爆炸炉的底部连接，第二多级真空泵组与多级离心分离器连接。

一种电爆炸法制备高熔点金属纳米粉末的装置，其特征还在于，进一步的，连接管靠近爆炸金属棒/丝材端口形状为锥形。

进一步的，真空爆炸炉顶端为穹顶式结构。

进一步的，自动送样机的顶端设有真空封闭阀门。

进一步的，真空爆炸炉的底部设有可控真空封闭阀门。

本发明所采用的另一技术方案是，一种电爆炸法制备高熔点金属纳米粉末的方法，采用上述的装置，其特征在于，具体按照以下步骤进行：

步骤1，

第一断路开关闭合，第二断路开关断开，超高压直流电源向大功率高压电容充电，超高压直流电源通过大功率稳压电源供电；

步骤2，

充电完成后，通过自动送样机将金属棒/丝材送入真空爆炸炉腔内，金属棒/丝材与导电夹具的两端接触，金属棒/丝材放置好后，关闭真空封闭阀门，第一多级真空泵组将真空爆炸炉腔内空气及其它气体抽出，当炉腔内真空度达到0.01MPa~1MPa后，第二断路开关闭合，第一断路开关断开，大功率高压电容向真空爆炸炉放电，形成大电流瞬时放电，进行爆照，爆照持续时间20~40ms，同时，利用大功率微波发生器产生的微波照射工作棒/丝材，炉内金属棒/丝材发生爆炸；

步骤3，

可控真空封闭阀门在金属棒/丝材进样及爆照过程中封闭，爆炸完成后，第二多级真空泵组将多级离心分离器内空气及其它气体抽出，当真空度达到0.01~1Pa时，可控真空封闭阀门打开，粉末进入多级离心分离器；采用梯度离心的方法将不同粒径粉末分离，采用多坑式盘式分离法，在转盘表面均匀的冲压出深度为0.3~0.7mm的小坑，增加离心盘对粒子的滞留能力；第一级离心盘转速为1200~1700r/min，离心时间10~20min，粉末中粒径较大粒子首先被甩到转盘外的收集器中，粒径较小粒子仍集中在转盘内；离心完成后，将转盘倾覆，粒子进入第二级离心转盘中，二级离心转盘转速提高到2000~2700r/min，离心时间10~20min，可继续分离较大粒径的粒子，离心完成后，粉末中粒径较大粒子被甩到转盘外的收集器中，将较小粒径粒子负载到第三级离心转盘中，第三级离心转盘转速2800~3300r/min，分离时间为10~20min，离心完成后，转盘表面富集的粉末为金属纳米粉末。

一种电爆炸法制备高熔点金属纳米粉末的装置使用方法，采用上述的装置，其特征还在于，金属棒/丝材包括：钛、锆、镍、钴金属及其合金，镁铝合金。

本发明的有益效果是，具有以下优点：

1．工作电压降低。在产物粒径相同情况下，现有其它工艺及设备，其工作电压多为1.5×10⁵V，采用本发明所涉及工艺及设备，其工作电压仅为10×10⁵V，可有效降低生产成本及能耗。

2．产能提高。在产物粉末粒径形似或相同情况下，现有其它工艺及设备，所用高熔点金属丝直径均不大于1mm，产能相对较小。本发明中所使用的金属棒/丝材，其直径均≥2mm，最大生产直径达到15mm，可有效提高产能。

3．产量大。以制备TA2纳米钛粉为例，使用10mm直径的TA2钛棒，其纳米粉末的理论单炉产量可达到5t/年，将钛棒直径扩大到18mm，产量可达到10t/年。

4．金属纳米粉末粒径更为均匀。经粒度分析及扫描电镜分析，粉末粒径为40nm左右，粒度分布更为均匀。

5．纳米粉末含量更高。检测数据表明，40nm粒子在粉末含量达到30%，其含量显著提高。

6．能有效分离纳米粒子。设备中自带有粒子分离装置，能有效分离不同粒径金属粉末，不需进行二次分离。同时，分离过程环境仍为真空环境，能有效降低粉末氧化率，提高产品的纯度，保持粉末整体的金属性，利于后续加工等。

附图说明

图1是制备金属纳米粉末的装置结构示意图。

图2是金属纳米粒子粒度分布图。

图3是金属纳米粒子扫描电镜图。

图中，1.超高压直流电源，2.大功率高压电容，3.第一断路开关，4.真空封闭阀门，5.自动送样机，6.送样保护夹套，7.金属棒/丝材，8.导电夹具，9.第二断路开关，10.第二接地线，11.第一多级真空泵组，12.第一接地线，13.连接管，14.大功率微波发生器，15.真空爆炸炉，16.可控真空封闭阀门，17.多级离心分离器，18.第二多级真空泵组。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明制备金属纳米粉末的装置结构，如图1所示，超高压直流电源1与大功率高压电容2连接，大功率高压电容2与导电夹具8连接，超高压直流电源1与大功率高压电容2之间设有第一断路开关3，大功率高压电容2与导电夹具8之间设有第二断路开关9，导电夹具8安装在真空爆炸炉15的炉体内部，真空爆炸炉15顶端为穹顶式结构，在其顶部设有自动送样机5，自动送样机5的顶端设有真空封闭阀门4，自动送样机5的送样口设有送样保护夹套6，金属棒/丝材7与导电夹具8接触，送样口使用真空橡胶填充送样保护夹套6与真空爆炸炉15的炉体空隙，真空爆炸炉15通过第二接地线10接地，第一多级真空泵组11与真空爆炸炉15连接，大功率微波发生器14与真空爆炸炉15通过连接管13连接，连接管13通过第一接地线12接地，真空爆炸炉15的底部为锥形粉末收集端，真空爆炸炉15的底部设有可控真空封闭阀门16，多级离心分离器17与真空爆炸炉15的底部连接，第二多级真空泵组18与多级离心分离器17连接。

实施例1，

本发明电爆炸法制备高熔点金属纳米粉末的方法，采用上述的装置，具体按照以下步骤进行：

步骤1，

图1中，第一断路开关3闭合，第二断路开关9断开，超高压直流电源1向大功率高压电容2充电，超高压直流电源1通过大功率稳压电源供电，输入电压为工频220V交流电，最大输出电压为5.0×10⁵V，电压输入步长为10V，最大工作功率为5kW；大功率高压电容2，由3个工作电压为1.5×10⁵V电容器串联得到，电容充放电时间为5s/次。

步骤2，

充电完成后，通过自动送样机5将18mm的金属原料TA1棒材送入真空爆炸炉15腔内，TA1棒材与导电夹具8的两端接触，真空爆炸炉15的容积为2m³，内径为800mm，壁厚5mm，材质为高强度不锈钢；TA1棒材放置好后，关闭真空封闭阀门4，第一多级真空泵组11将真空爆炸炉15腔内空气及其它气体抽出，当炉腔内真空度达到0.01MPa后，第二断路开关9闭合，第一断路开关3断开，大功率高压电容2向真空爆炸炉15放电，形成大电流瞬时放电，进行爆照，爆照持续时间40ms，同时，使用大功率微波发生器14产生微波照射TA1棒材，外加直流电电压为10⁵V，超高压直流电源1向大功率高压电容2充电，炉内TA1棒材发生爆炸；其中，大功率微波发生器14产生的微波功率为20kW，频率为915MHz；连接管13的材质为不锈钢，内径为20mm，连接管13近爆炸金属棒/丝材7端口形状为锥形，其内径为10mm，长度为40mm。连接管13起到微波导引及聚焦功能外，还起到一定的谐振腔作用，可有效降低微波对炉体的照射及静电影响。

步骤3，

图1中，可控真空封闭阀门16，在TA1棒材进样及爆照过程中封闭，爆炸完成后，第二多级真空泵组18将多级离心分离器17内空气及其它气体抽出，当真空度达到0.01Pa时，可控真空封闭阀门16打开，粉末进入多级离心分离器17，多级离心分离器17内真空度与爆炸炉中真空度相比较低，可降低制造及使用成本；粉末进入多级离心分离器17后，采用梯度离心的方法将不同粒径粉末分离，采用多坑式盘式分离法，在转盘表面均匀的冲压出深度为0.7mm的小坑，增加离心盘对粒子的滞留能力；第一级离心盘转速为1200r/min，离心时间20min，粉末中粒径较大粒子首先被甩到转盘外的收集器中，粒径较小粒子仍集中在转盘内；离心完成后，将转盘倾覆，粒子进入第二级离心转盘中，二级离心转盘转速提高到2000r/min，离心时间20min，可继续分离较大粒径的粒子，离心完成后采用与第一级离心转盘中相同方法，将较小粒径粒子负载到第三级离心转盘中，第三级离心转盘转速2800r/min，分离时间同样为20min，离心完成后，转盘表面富集的粉末为TA1纳米粉末。

实施例2，

本发明电爆炸法制备高熔点金属纳米粉末的方法，采用上述的装置，具体按照以下步骤进行：

步骤1，

图1中，第一断路开关3闭合，第二断路开关9断开，超高压直流电源1向大功率高压电容2充电，超高压直流电源1通过大功率稳压电源供电，输入电压为工频220V交流电，最大输出电压为5.0×10⁵V，电压输入步长为10V，最大工作功率为5kW；大功率高压电容2，由3个工作电压为1.5×10⁵V电容器串联得到，电容充放电时间为5s/次。

步骤2，

充电完成后，通过自动送样机5将18mm的金属原料TA1棒材送入真空爆炸炉15腔内，TA1棒材与导电夹具8的两端接触，真空爆炸炉15的容积为2m³，内径为800mm，壁厚5mm，材质为高强度不锈钢；TA1棒材放置好后，关闭真空封闭阀门4，第一多级真空泵组11将真空爆炸炉15腔内空气及其它气体抽出，当炉腔内真空度达到1MPa后，第二断路开关9闭合，第一断路开关3断开，大功率高压电容2向真空爆炸炉15放电，形成大电流瞬时放电，进行爆照，爆照持续时间20ms，同时，使用大功率微波发生器14产生微波照射TA1棒材，外加直流电电压为10⁵V，超高压直流电源1向大功率高压电容2充电，炉内TA1棒材发生爆炸；其中，大功率微波发生器14产生的微波功率为20kW，频率为915MHz；连接管13的材质为不锈钢，内径为20mm，连接管13近爆炸金属棒/丝材7端口形状为锥形，其内径为10mm，长度为40mm。连接管13起到微波导引及聚焦功能外，还起到一定的谐振腔作用，可有效降低微波对炉体的照射及静电影响。

步骤3，

图1中，可控真空封闭阀门16，在TA1棒材进样及爆照过程中封闭，爆炸完成后，第二多级真空泵组18将多级离心分离器17内空气及其它气体抽出，当真空度达到1Pa时，可控真空封闭阀门16打开，粉末进入多级离心分离器17，多级离心分离器17内真空度与爆炸炉中真空度相比较低，可降低制造及使用成本；粉末进入多级离心分离器17后，采用梯度离心的方法将不同粒径粉末分离，采用多坑式盘式分离法，在转盘表面均匀的冲压出深度为0.3mm的小坑，增加离心盘对粒子的滞留能力；第一级离心盘转速为1700r/min，离心时间10min，粉末中粒径较大粒子首先被甩到转盘外的收集器中，粒径较小粒子仍集中在转盘内；离心完成后，将转盘倾覆，粒子进入第二级离心转盘中，二级离心转盘转速提高到2700r/min，离心时间10min，可继续分离较大粒径的粒子，离心完成后采用与第一级离心转盘中相同方法，将较小粒径粒子负载到第三级离心转盘中，第三级离心转盘转速3300r/min，分离时间同样为10min，离心完成后，转盘表面富集的粉末为TA1纳米粉末。

实施例3，

本发明电爆炸法制备高熔点金属纳米粉末的方法，采用上述的装置，具体按照以下步骤进行：

步骤1，

图1中，第一断路开关3闭合，第二断路开关9断开，超高压直流电源1向大功率高压电容2充电，超高压直流电源1通过大功率稳压电源供电，输入电压为工频220V交流电，最大输出电压为5.0×10⁵V，电压输入步长为10V，最大工作功率为5kW；大功率高压电容2，由3个工作电压为1.5×10⁵V电容器串联得到，电容充放电时间为5s/次。

步骤2，

充电完成后，通过自动送样机5将18mm的金属原料TA1棒材送入真空爆炸炉15腔内，TA1棒材与导电夹具8的两端接触，真空爆炸炉15的容积为2m³，内径为800mm，壁厚5mm，材质为高强度不锈钢；TA1棒材放置好后，关闭真空封闭阀门4，第一多级真空泵组11将真空爆炸炉15腔内空气及其它气体抽出，当炉腔内真空度达到0.1MPa后，第二断路开关9闭合，第一断路开关3断开，大功率高压电容2向真空爆炸炉15放电，形成大电流瞬时放电，进行爆照，爆照持续时间30ms，同时，使用大功率微波发生器14产生微波照射TA1棒材，外加直流电电压为10⁵V，超高压直流电源1向大功率高压电容2充电，炉内TA1棒材发生爆炸；其中，大功率微波发生器14产生的微波功率为20kW，频率为915MHz；连接管13的材质为不锈钢，内径为20mm，连接管13近爆炸金属棒/丝材7端口形状为锥形，其内径为10mm，长度为40mm。连接管13起到微波导引及聚焦功能外，还起到一定的谐振腔作用，可有效降低微波对炉体的照射及静电影响。

步骤3，

图1中，可控真空封闭阀门16，在TA1棒材进样及爆照过程中封闭，爆炸完成后，第二多级真空泵组18将多级离心分离器17内空气及其它气体抽出，当真空度达到0.1Pa时，可控真空封闭阀门16打开，粉末进入多级离心分离器17，多级离心分离器17内真空度与爆炸炉中真空度相比较低，可降低制造及使用成本；粉末进入多级离心分离器17后，采用梯度离心的方法将不同粒径粉末分离，采用多坑式盘式分离法，在转盘表面均匀的冲压出深度为0.5mm的小坑，增加离心盘对粒子的滞留能力；第一级离心盘转速为1500r/min，离心时间15min，粉末中粒径较大粒子首先被甩到转盘外的收集器中，粒径较小粒子仍集中在转盘内；离心完成后，将转盘倾覆，粒子进入第二级离心转盘中，二级离心转盘转速提高到2500r/min，离心时间15min，可继续分离较大粒径的粒子，离心完成后采用与第一级离心转盘中相同方法，将较小粒径粒子负载到第三级离心转盘中，第三级离心转盘转速3000r/min，分离时间同样为15min，离心完成后，转盘表面富集的粉末为TA1纳米粉末。

按照实施例3的步骤，制备得到的TA1纳米粉末，经扫描电镜分析，见图3，其平均粒径为40nm左右；经粒度分析，见图2，粒度分布较为均匀，40nm粒径粒子在所有粉末中所占含量大于30%。

可用本发明制备得到Ti、Ni、Zr、Co金属及其合金，还包括不同牌号镁铝合金采用相同或相似工艺，制备得到与其对应的纳米粉末。

本发明将大功率微波与金属粉末爆炸工艺结合，利用微波电磁场对金属本体的场效应，在其本体产生一个强涡流电路回路，增强外加直流电加载后的爆炸效果，同时，利用微波对金属的谐振作用及静电效应，降低产品特别是小粒径粉末发生团聚的可能，降低了工作电压，降低了能耗，提高了纳米级粉末的产量，制备得到的金属纳米粉末形貌为规则球型，满足用作3D打印金属原料的要求。

Claims (7)

1.一种电爆炸法制备高熔点金属纳米粉末的装置，其特征在于，超高压直流电源（1）与大功率高压电容（2）连接，大功率高压电容（2）与导电夹具（8）连接，超高压直流电源（1）与大功率高压电容（2）之间设有第一断路开关（3），大功率高压电容（2）与导电夹具（8）之间设有第二断路开关（9），导电夹具（8）安装在真空爆炸炉（15）的炉体内部，在真空爆炸炉（15）顶部设有自动送样机（5），自动送样机（5）的送样口设有送样保护夹套（6），金属棒/丝材（7）与导电夹具（8）接触，使用真空橡胶填充送样保护夹套（6）与真空爆炸炉（15）的炉体空隙，真空爆炸炉（15）通过第二接地线（10）接地，第一多级真空泵组（11）与真空爆炸炉（15）连接，大功率微波发生器（14）与真空爆炸炉（15）通过连接管（13）连接，连接管（13）通过第一接地线（12）接地，真空爆炸炉（15）的底部为锥形粉末收集端，多级离心分离器（17）与真空爆炸炉（15）的底部连接，第二多级真空泵组（18）与多级离心分离器（17）连接。

2.根据权利要求1所述的一种电爆炸法制备高熔点金属纳米粉末的装置，其特征在于，连接管（13）靠近爆炸金属棒/丝材（7）端口形状为锥形。

3.根据权利要求1所述的一种电爆炸法制备高熔点金属纳米粉末的装置，其特征在于，所述真空爆炸炉（15）顶端为穹顶式结构。

4.根据权利要求1所述的一种电爆炸法制备高熔点金属纳米粉末的装置，其特征在于，所述自动送样机（5）的顶端设有真空封闭阀门（4）。

5.根据权利要求1所述的一种电爆炸法制备高熔点金属纳米粉末的装置，其特征在于，所述真空爆炸炉（15）的底部设有可控真空封闭阀门（16）。

6.一种如权利要求1-5任何一项所述的电爆炸法制备高熔点金属纳米粉末的装置制备金属纳米粉末的方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：

步骤1，

第一断路开关（3）闭合，第二断路开关（9）断开，超高压直流电源（1）向大功率高压电容（2）充电，超高压直流电源（1）通过大功率稳压电源供电；

步骤2，

充电完成后，通过自动送样机（5）将金属棒/丝材（7）送入真空爆炸炉（15）腔内，金属棒/丝材（7）与导电夹具（8）的两端接触，金属棒/丝材（7）放置好后，关闭真空封闭阀门（4），第一多级真空泵组（11）将真空爆炸炉（15）腔内空气及其它气体抽出，当炉腔内真空度达到0.01MPa~1MPa后，第二断路开关（9）闭合，第一断路开关（3）断开，大功率高压电容（2）向真空爆炸炉（15）放电，形成大电流瞬时放电，进行爆照，爆照持续时间20~40ms，同时，利用大功率微波发生器（14）产生的微波照射工作棒/丝材（7），炉内金属棒/丝材（7）发生爆炸；

步骤3，

可控真空封闭阀门（16）在金属棒/丝材（7）进样及爆照过程中封闭，爆炸完成后，第二多级真空泵组（18）将多级离心分离器（17）内空气及其它气体抽出，当真空度达到0.01~1Pa时，可控真空封闭阀门（16）打开，粉末进入多级离心分离器（17）；采用梯度离心的方法将不同粒径粉末分离，采用多坑式盘式分离法，在转盘表面均匀的冲压出深度为0.3~0.7mm的小坑，增加离心盘对粒子的滞留能力；第一级离心盘转速为1200~1700r/min，离心时间10~20min，粉末中粒径较大粒子首先被甩到转盘外的收集器中，粒径较小粒子仍集中在转盘内；离心完成后，将转盘倾覆，粒子进入第二级离心转盘中，二级离心转盘转速提高到2000~2700r/min，离心时间10~20min，可继续分离较大粒径的粒子，离心完成后，粉末中粒径较大粒子被甩到转盘外的收集器中，将较小粒径粒子负载到第三级离心转盘中，第三级离心转盘转速2800~3300r/min，分离时间为10~20min，离心完成后，转盘表面富集的粉末为金属纳米粉末。

7.根据权利要求6所述的一种电爆炸法制备高熔点金属纳米粉末的装置使用方法，其特征在于，所述金属棒/丝材（7）包括：钛、锆、镍、钴金属及其合金，镁铝合金。