CN107282935A - 一种镍铝粉的连续供液雾化制备装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镍铝粉的连续供液雾化制备装置，包括炉体、熔炼室、雾化室和收集室，熔炼室坩埚底部通过导流管连接到储液包，储液包底部通过导流管连接离心喷嘴，离心喷嘴为圆盘状，直径为20cm，所述离心喷嘴的外侧对称地设有2个排液口，排液口直径为2cm，排液口开口方向为圆盘的切线方向，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2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，本发明改善了破碎效果并提高了粉料的均匀程度。

Description

一种镍铝粉的连续供液雾化制备装置

技术领域

本发明属于材料加工技术领域，尤其是涉及一种镍铝粉的连续供液雾化制备装置。

背景技术

金属间化合物Ni₃Al是具备反常的屈服强度—温度效应，以及很高的耐磨损和耐腐蚀性能，已经成为当代航空航天工业、民用工业等领域的重要结构材料，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，同时雾化制粉过程中由于涉及到密封、抽真空、加热、供液、雾化、破真空等过程，所需要的周期非常长，如果采用间歇式的供料方式，每一次都需要重复上述过程，严重降低了制粉效率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种镍铝粉的连续供液雾化制备装置。

本发明完整的技术方案包括：

一种镍铝粉的连续供液雾化制备装置，所述的装置包括熔炼炉、雾化炉，真空系统，控制系统，惰性气体系统，

所述的熔炼炉包括炉体、炉盖、炉体内设有熔炼坩埚，熔炼坩埚外设有感应加热体，熔炼坩埚上方设有红外测温装置，所述的熔炼坩埚为倾倒式坩埚，坩埚倾倒一侧下方设有导液槽，导液槽连接导液管；

所述的雾化炉包括炉体，炉体内设有保温坩埚，保温坩埚外设有加热体，导液管伸出熔炼炉炉体并进入雾化炉炉体，将熔炼炉内的熔体输送到保温坩埚，导液管路上设有开/闭导液管的导流塞，保温坩埚内设有液面探针和红外测温装置，导液管与熔炼炉炉体、雾化炉炉体之间均安装有高温密封圈，雾化炉坩埚底部通过导流管连接到耐火材料制成的储液包，所述储液包直径为20cm，高度为50cm，储液包外包裹有保温棉，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20cm，所述离心喷嘴的外侧对称地设有2个排液口，排液口直径为2cm，排液口开口方向为圆盘的切线方向，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2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。

真空系统分别连接熔炼炉和雾化炉，控制熔炼炉和雾化炉内的真空度，惰性气体系统连接雾化炉，提供雾化和粉料收集所需的气体，控制系统分别与真空系统、惰性气体系统、液面探针、红外测温装置电连接，并根据液面探针和红外测温装置反馈的数据，做出相关指令。

本发明相对于现有技术的优点在于：通过双炉分离方式，熔炼炉用于熔炼，并且通过导液管将熔体输送到雾化炉，导液通道上的导流塞保证了在熔炼炉进行密封、抽真空、加热时，雾化炉中的真空气氛不被破坏，因而可以连续进行，熔炼结束时，在真空状态下将熔体导入雾化炉，雾化炉通过保温坩埚和储液包进行二级缓冲存储，其中保温坩埚内的液面探针实现了对液位的实时探测，可以根据熔体实际消耗情况进行补充，保证了制粉的连续进行。

附图说明

图1为本发明连续供液雾化制备装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

一种镍铝粉的连续供液雾化制备装置，所述的装置包括熔炼炉1、雾化炉5，真空系统，控制系统，惰性气体系统，

所述的熔炼炉包括炉体、炉盖、炉体内设有熔炼坩埚4，熔炼坩埚外设有感应加热体，熔炼坩埚上方设有红外测温装置，所述的熔炼坩埚为倾倒式坩埚，坩埚倾倒一侧下方设有导液槽2，导液槽连接导液管3；

所述的雾化炉包括炉体，炉体内设有保温坩埚6，保温坩埚外设有加热体，导液管伸出熔炼炉炉体并进入雾化炉炉体，将熔炼炉内的熔体输送到保温坩埚，导液管路上设有开/闭导液管的导流塞，保温坩埚内设有液面探针7和红外测温装置，导液管与熔炼炉炉体、雾化炉炉体之间均安装有高温密封圈，雾化炉坩埚底部通过导流管连接到耐火材料制成的储液包，所述储液包直径为20cm，高度为50cm，储液包外包裹有保温棉，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20cm，所述离心喷嘴的外侧对称地设有2个排液口，排液口直径为2cm，排液口开口方向为圆盘的切线方向，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2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。

真空系统分别连接熔炼炉和雾化炉，控制熔炼炉和雾化炉内的真空度，惰性气体系统连接雾化炉，提供雾化和粉料收集所需的气体，控制系统分别与真空系统、惰性气体系统、液面探针、红外测温装置电连接，并根据液面探针和红外测温装置反馈的数据，做出相关指令。

采用上述装置进行雾化制粉时，选择的合金组分为按原子百分比包括Al：20-30％，Cr：2-2.8％，Nb：1.5-2.5％，Re：0.2-0.8％，余量为Ni。使用时，首先关闭导流管上的导流塞，使导流管处于关闭状态，将合金铸锭放入熔炼炉的坩埚内，随后对熔炼炉和雾化炉封闭炉体后分别抽真空后，随后开启熔炼炉加热电源对熔炼坩埚进行加热，同时以较低的功率对保温坩埚进行预热，通过红外测温装置确定熔炼坩埚内的熔体完全熔化并达到3000-350℃过热度后，打开导流管上的导流塞使导流管处于开通状态，倾转坩埚将熔体导入导液槽，并沿导液管流入已经预热好的保温坩埚，上述过程完成后，关闭导流管上的导流塞，熔体在保温坩埚内保温，并进入储液包通过离心喷嘴和惰性气体喷嘴进行雾化粉的制备。

当保温坩埚内的熔体降低到某一位置，如坩埚2/3处时，液面探针将信号传送给控制系统，此时开启熔炼炉炉盖，加入铸锭后，进行抽真空、熔炼等工序，随后开启导流管上的导流塞，将熔体输送到保温坩埚，随后关闭导流管上的导流塞，实现连续雾化制粉过程，该连续制粉过程中雾化炉始终保持在真空状态。

同时通过离心式的喷嘴，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，同时配合脉冲气流加压，使熔体在正对雾化气流方向时以高速喷出，正面冲击雾化气流发生碰撞，同时配合脉冲气流加压，使熔体在正对雾化气流方向时以高速喷出，正面冲击雾化气流发生碰撞，同时根据镍铝合金的密度、熔炼速度、供液速度、离心转速等特点，针对其进行了储液包和雾化喷嘴尺寸的优化设计，相对于钛铝，由于镍铝并不具备高的反应活性，所以可以在储液炉中存放较长时间，因而采用较大尺寸的储液炉，使一次熔炼可以制得相对较大产量的粉料，同时由于其比重大，设计了较大尺寸的雾化喷嘴，使其甩出时线速度更大，雾化效果更好，效率更高。

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)

1.一种镍铝粉的连续供液雾化制备装置，所述的装置包括熔炼炉、雾化炉，真空系统，控制系统，惰性气体系统，

所述的熔炼炉包括炉体、炉盖、炉体内设有熔炼坩埚，熔炼坩埚外设有感应加热体，熔炼坩埚上方设有红外测温装置，所述的熔炼坩埚为倾倒式坩埚，坩埚倾倒一侧下方设有导液槽，导液槽连接导液管；

所述的雾化炉包括炉体，炉体内设有保温坩埚，保温坩埚外设有加热体，导液管伸出熔炼炉炉体并进入雾化炉炉体，将熔炼炉内的熔体输送到保温坩埚，导液管路上设有开/闭导液管的导流塞，保温坩埚内设有液面探针和红外测温装置，导液管与熔炼炉炉体、雾化炉炉体之间均安装有高温密封圈，雾化炉坩埚底部通过导流管连接到耐火材料制成的储液包，所述储液包直径为20cm，高度为50cm，储液包外包裹有保温棉，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20cm，所述离心喷嘴的外侧对称地设有2个排液口，排液口直径为2cm，排液口开口方向为圆盘的切线方向，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2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。

真空系统分别连接熔炼炉和雾化炉，控制熔炼炉和雾化炉内的真空度，惰性气体系统连接雾化炉，提供雾化和粉料收集所需的气体，控制系统分别与真空系统、惰性气体系统、液面探针、红外测温装置电连接，并根据液面探针和红外测温装置反馈的数据，做出相关指令。