CN106994516A - 一种TiAl粉的雾化制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种TiAl粉的雾化制备方法，包括抽真空，加热熔炼，随后熔体引导到离心喷嘴中，离心喷嘴开始离心旋转，同时惰性气体喷嘴喷出氩气，同时控制系统控制离心喷嘴上排液口的电磁阀以脉冲的方式开启关闭，使熔体以脉冲的方式被甩出，使每次喷射出的液流均正对雾化气体喷出方向，熔体与雾化气体正面冲击，在气流作用下被粉碎成微小液滴，并冷却凝固为细粉，随后进入收集室，通过旋风分离器分离后经振动筛筛分后收集。

Description

一种TiAl粉的雾化制备方法
技术领域
本发明属于材料加工技术领域，尤其是涉及一种TiAl粉的雾化制备方法。
背景技术
钛合金密度小，强度大、硬度大，耐高温性能强，其抗腐蚀性能及耐摩擦性能高，尤其是TiAl金属间化合物因具有高比强度、高比刚度、耐蚀、耐磨、耐高温以及优异的抗氧化性能等优点，正在成为当代航空航天工业、民用工业等领域的优秀候选结构材料之一，特别是在航空发动机叶片领域具有广阔的应用前景。3D打印，或称增材制造作为近年来兴起的一种快速成型工艺，采用逐层铺粉，激光或电子束融化成型的方式，实现了精密部件的精加工成型，并且避免了铸造过程出现的缩孔缩松等缺陷，成为一种新兴的材料加工手段。
目前3D打印所用的粉料，一般通过熔炼后真空浇注成铸锭，随后二次熔炼并采用雾化法制粉的方式获得，在目前的雾化方法中，一般采用金属熔体直接流出后，对熔体吹气实现雾化。部分较先进的工艺则采用离心法将熔体甩出后雾化，而采用离心甩出的过程中，发明人经研究发现，熔体甩出后雾化过程中气体的吹速、角度，液流的方向均对雾化的效果和雾化后粉料的粒度均有影响，但目前的离心工艺均采用连续离心出液后吹气的方式，因而使制得的粉料粒度分布不均匀。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种TiAl粉的雾化制备方法。
本发明完整的技术方案包括：
一种TiAl粉的雾化制备方法，首先将真空熔炼后浇注得到的具有所需组分的合金铸锭，放于真空感应熔炼炉的坩埚内，随后抽真空到10-5pa后开启真空感应加热线圈电源，加热功率为20KW，首先以较低的功率对坩埚进行预热，热电偶测得坩埚温度到达1200℃左右时，保温5min，随后将加热功率升高到30KW，对坩埚内的铸锭快速加热，
约15min后铸锭完全熔化，采用红外测温设备对合金熔体进行测温，使熔体1730-1770℃下保温2-3min后，随后将熔体温度升高到过热度250-300℃后，将熔体导入储液包中，随后经过陶瓷导流管引导到离心喷嘴中，
离心喷嘴开始离心旋转，同时惰性气体喷嘴喷出压力为2-6MPa的氩气，通过增速阶段使离心喷嘴从0r/min增加到30r/min，增速阶段结束后转速维持在30r/min，同时控制系统控制离心喷嘴上排液口的电磁阀以脉冲的方式开启关闭，使熔体以脉冲的方式被甩出，
所述的增速阶段开始时开始计时，10s后达到稳定转速30r/min，控制系统控制脉冲加压装置在t0+9.9s时刻启动，采用0.5s脉冲间隔，0.2s脉冲宽度进行脉冲加压，使每次喷射出的液流均正对雾化气体喷出方向，熔体与雾化气体正面冲击，在气流作用下被粉碎成微小液滴，并冷却凝固为细粉，随后进入收集室，通过旋风分离器分离后经振动筛筛分后收集。
本发明相对于现有技术的优点在于：通过离心式的喷嘴，将合金熔体以离心式甩出，增加了甩出的速度，因而在与雾化气流接触时会产生更大的破碎力，改善了破碎效果，根据TiAl合金特点选择合适的熔炼温度、保温时间、过热度，使其在雾化时仍能保持合适的温度，避免冻结，同时配合合理的转速、脉冲宽度和间隔等工艺参数的优化设计，使雾化效果更好，效率更高。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
一种TiAl粉的雾化制备方法，首先将真空熔炼后浇注得到的具有所需组分的合金铸锭，放于真空感应熔炼炉的坩埚内，随后抽真空到10-5pa后开启真空感应加热线圈电源，加热功率为20KW，首先以较低的功率对坩埚进行预热，热电偶测得坩埚温度到达1200℃左右时，保温5min，随后将加热功率升高到30KW，对坩埚内的铸锭快速加热，约15min后铸锭完全熔化，采用红外测温设备对合金熔体进行测温，使熔体1730-1770℃下保温2-3min后，随后将熔体温度升高到过热度250-300℃后，将熔体导入储液包中，随后经过陶瓷导流管引导到离心喷嘴中，离心喷嘴开始离心旋转，同时惰性气体喷嘴喷出压力为2-6MPa的氩气，通过增速阶段使离心喷嘴从0r/min增加到30r/min，增速阶段结束后转速维持在30r/min，同时控制系统控制离心喷嘴上排液口的电磁阀以脉冲的方式开启关闭，使熔体以脉冲的方式被甩出，所述的增速阶段开始时开始计时，设离心喷嘴启动瞬间的时间为t0，转速阶段转速增速为180r/min2，10s后达到稳定转速30r/min，加速阶段离心喷嘴共旋转2.5r，由于4个排液口为对称分布，间隔角度为90°，因而此时每个排液口仍然正对惰性气体喷嘴，控制系统控制脉冲加压装置在t0+9.9s时刻启动，采用0.5s脉冲间隔，0.2s脉冲宽度进行脉冲加压，使每次喷射出的液流均正对雾化气体喷出方向，熔体与雾化气体正面冲击，在气流作用下被粉碎成微小液滴，并冷却凝固为细粉，随后进入收集室，通过旋风分离器分离后经振动筛筛分后收集。
本方法所用的装置包括炉体、控制系统、熔炼室、雾化室和收集室。
所述的熔炼室位于炉体上方，包括坩埚，坩埚外设有感应加热体，炉体上方设有炉盖，
熔炼室和雾化室之间设有隔板，所述的雾化室中设有耐火材料制成的储液包，所述储液包直径为15cm，高度为30cm，所述储液包包括外层衬和内层，内层采用与所要雾化的TiAl粉相同组分的TiAl合金制成，内层厚度为1cm，感应熔炼坩埚底部通过导流管连接到所述的储液包，导流管上设有开/闭机构，储液包底部通过导流管连接离心喷嘴，所述的离心喷嘴为圆盘状，直径为10cm，所述离心喷嘴的外侧对称地设有4个排液口，排液口直径为3cm，排液口开口方向为圆盘的法线方向，所述离心喷嘴上方设有脉冲加压气管，所述脉冲加压气管连接气源，控制系统控制气源对离心喷嘴内的熔体进行脉冲式的加压，离心喷嘴四周对应地设有4个惰性气体喷嘴，惰性气体喷嘴方向正对离心喷嘴旋转时排液口熔体的甩出方向；雾化室下方设有收集室，收集室内设有旋风分离器和超声振动筛。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (1)

1.一种TiAl粉的雾化制备方法，首先将真空熔炼后浇注得到的具有所需组分的合金铸锭，放于真空感应熔炼炉的坩埚内，随后抽真空到10-5pa后开启真空感应加热线圈电源，加热功率为20KW，首先以较低的功率对坩埚进行预热，热电偶测得坩埚温度到达1200℃左右时，保温5min，随后将加热功率升高到30KW，对坩埚内的铸锭快速加热，
约15min后铸锭完全熔化，采用红外测温设备对合金熔体进行测温，使熔体1730-1770℃下保温2-3min后，随后将熔体温度升高到过热度250-300℃后，将熔体导入储液包中，随后经过陶瓷导流管引导到离心喷嘴中，
离心喷嘴开始离心旋转，同时惰性气体喷嘴喷出压力为2-6MPa的氩气，通过增速阶段使离心喷嘴从0r/min增加到30r/min，增速阶段结束后转速维持在30r/min，同时控制系统控制离心喷嘴上排液口的电磁阀以脉冲的方式开启关闭，使熔体以脉冲的方式被甩出，
所述的增速阶段开始时开始计时，10s后达到稳定转速30r/min，控制系统控制脉冲加压装置在t0+9.9s时刻启动，采用0.5s脉冲间隔，0.2s脉冲宽度进行脉冲加压，使每次喷射出的液流均正对雾化气体喷出方向，熔体与雾化气体正面冲击，在气流作用下被粉碎成微小液滴，并冷却凝固为细粉，随后进入收集室，通过旋风分离器分离后经振动筛筛分后收集。
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