CN113477147A

CN113477147A - 一种用于钨基纳米复合粉末的超声波混料机

Info

Publication number: CN113477147A
Application number: CN202110600008.1A
Authority: CN
Inventors: 顾冬冬; 姚铭轩; 林开杰; 郭朦
Original assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Current assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 2021-05-31
Filing date: 2021-05-31
Publication date: 2021-10-08

Abstract

本发明公开了一种用于钨基纳米复合粉末的超声波混料机，包含混料室、搅拌电机、搅拌轴、螺旋叶片、超声波发生器、超声波发射装置、以及N个刮板；混料室包含顶盖、柱身和基座；搅拌轴设置在混料室内，和柱身同轴，其一端穿出顶盖中心的通孔后和搅拌电机的输出轴同轴固连；螺旋叶片套在搅拌轴外，和搅拌轴同轴固连；N个刮板周向均匀设置在搅拌轴的下端；超声波发射装置呈圆盘状，其上端面和顶盖下端面同轴固连；超声波发生器固定在顶盖上端面。本发明结构简单，能够对钨基纳米复合粉末进行搅拌的同时进行超声波振动混合，使得金属粉末混合的更加彻底，效率更高。

Description

一种用于钨基纳米复合粉末的超声波混料机

技术领域

本发明涉及超声波混料机领域，尤其涉及一种用于钨基纳米复合粉末的超声波混料机。

背景技术

3D打印技术以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等材料，通过逐层累计的方法制造产品，特别适合制造网状及内空心的定制化产品。与传统技术相比，该技术不需制造专门模具，且不会产生切削废料，在全球发展迅猛。目前，3D打印技术已广泛运用于航空航天、医疗、模具制造等领域。

钨基高密度合金具有密度高、强度高、延性好、韧性好、热膨胀系数小等优点，故而被广泛的应用，所以钨基纳米复合粉末应用在3D打印上，能够制造出性能优异的复合结构零件。目前来看3D打印钨基复合粉末还有很多问题没有解决，基体钨粉末和增强相粉末之间因为比重的巨大差异导致的复合粉体制备困难，还有纳米增强相粉末之间的团聚现象导致增强相难以在基体中均匀分布。因此，设计一种设备解决粉末之间出现严重团聚现象，使得粉末混合更加均匀。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种用于钨基纳米复合粉末的超声波混料机。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种用于钨基纳米复合粉末的超声波混料机，包含混料室、搅拌电机、搅拌轴、螺旋叶片、超声波发生器、超声波发射装置、以及N个刮板，N为大于等于2的自然数；

所述混料室包含顶盖、柱身和基座，其中，所述柱身为上下开口的空心圆柱体，其上端和所述顶盖可拆卸式密闭相连，下端和所述基座密闭固连；所述基座的内壁呈倒立圆锥状，和所述柱身同轴，且其在轴线处设有用于排料的排料孔；所述排料孔处设有可拆卸式孔塞；

所述顶盖中心设有供所述搅拌轴穿过的通孔；所述搅拌轴设置在混料室内，和所述柱身同轴，其一端穿出所述顶盖中心的通孔后和所述搅拌电机的输出轴同轴固连；

所述搅拌电机固定在所述顶盖上端面，用于驱动所述搅拌轴转动；

所述螺旋叶片套在所述搅拌轴外，和所述搅拌轴同轴固连，用于搅拌混料室内的粉末；

所述N个刮板周向均匀设置在所述搅拌轴的下端，刮板和搅拌轴的轴线在同一平面且刮板的下边缘和所述基座的内壁贴合；

所述超声波发射装置呈圆盘状，其上端面和所述顶盖下端面同轴固连；所述超声波发生器固定在所述顶盖上端面；所述顶盖上还设有用于联通超声波发生器、超声波发射装置的通孔，使得超声波发生器产生的超声波经过超声波发射装置朝混料室内发射，配合螺旋叶片和N个刮板振动混合混料室内粉末。

作为本发明一种用于钨基纳米复合粉末的超声波混料机进一步的优化方案，所述N取3。

作为本发明一种用于钨基纳米复合粉末的超声波混料机进一步的优化方案，所述盖板通过螺栓与柱身进行可拆卸式连接。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1. 设计合理，操作简单，能够单人操作，明显提高了效率；

2. 钨基纳米复合粉末经过螺旋叶片的搅拌使得粉末分散均匀，同时经过超声波的振动使得粉末混合彻底，并且使得粉末颗粒更加细小，有利于接下来的烧结成型，提高材料性能。

附图说明

图1是本发明一种用于钨基纳米复合粉末的超声波混料机的结构示意图；

图2为纳米镍原料的SEM图像显示粉体的特征形貌；

图3为纳米铁原料的SEM图像显示粉体的特征形貌；

图4为原始钨金属粉末的SEM图像显示粉体的特征形貌；

图5为W-Ni-Fe混合粉末的eds成分分析图片。

图中，1-混料室，2-支撑板，3-搅拌电机，4-超声波发生器，5-超声波发射装置，6-搅拌轴，7-螺旋搅拌电机，8-刮板，9-排料管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

如图1所示，本发明公开了一种用于钨基纳米复合粉末的超声波混料机，包含混料室、搅拌电机、搅拌轴、螺旋叶片、超声波发生器、超声波发射装置、以及N个刮板，N为大于等于2的自然数；

所述N优先取3，所述盖板优先通过螺栓与柱身进行可拆卸式连接。

本发明为了让钨基纳米复合粉末充分混合，通过将所需混合的粉末按比例放入混料机中，并拧紧螺栓进行密封，开启搅拌电机，进行初步混合，搅拌轴带动螺旋叶片和刮板，使得粉末混合均匀，打开超声波发生器的开关，通过超声波使得粉末进行振动混合并且振动刮板上的簧片使得钨基纳米复合粉末混合的更加彻底，搅拌电机带动搅拌轴让粉末充分混合，超声波的振动使得粉末混合达到均匀分散的效果，超声波振动的作用下可以产生细化颗粒的作用。

实施例1：

图2为纳米镍原料的SEM图像显示粉体的特征形貌，图3为纳米铁原料的SEM图像显示粉体的特征形貌，图4为原始钨金属粉末的SEM图像显示粉体的特征形貌，将图4钨粉、图2镍粉和图3铁粉按照质量比为93：49：2.1倒入混料室内，盖上支撑板密封，开启搅拌电机，初步搅拌2个小时，带动粉末在室内混合，进行初步混合。然后开启超声波发生装置发出28KHz的超声波，使得机械混合与超声波混合同时进行，继续混合4个小时，每30分钟停歇10分钟，得到93W-49Ni-2.1Fe粉末和图5 W-Ni-Fe混合粉末的eds成分分析图片。

实施例2：

将实施例1中的超声波频率替换为40KHz，其余同实施例1。

实施例3：

将实施例1中的初步搅拌时间替换为1个小时，其余同实施例1。

实施例4：

将实施例1中的同时混合时间替换为4个小时，每1个小时停歇10分钟，其余同实施例1。

测定实施例1、实施例2、实施例3、实施例4的霍尔流速，通过霍尔流速来表明粉末的流动性。测定方法如下：称量50g一份的混合粉末，误差在0.1g。用手堵住漏斗底部的小孔，将称量好的混合粉末倒入漏斗中，注意粉末必须充满漏斗下端整个小孔。开启漏斗小孔并开始计时，漏斗中粉末一经流完，立刻停止计时。记录漏斗中全部样品流完所需时间，并重复3次，取算术平均值，时间记录到0.01s。测试结果时间越短，说明流动性越好。测试结果如下：实施例1的霍尔流速为11.88s，实施例2的霍尔流速为16.74s，实施例3的霍尔流速为15.28s，实施例4的霍尔流速为20.77s。

通过上面的测试结果可以看出改变初步混合时间、超声波频率以及同时混合时间可以改善粉末的流动性，粉末的流动性越好，越有利于金属打印过程中的铺粉及送粉的进行，因此可以采用初步混合2个小时，使用28KHz的超声波进行振动并且同时混合4个小时，每30分钟停歇10分钟得到的粉末流动性好。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、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方式而已，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

1.一种用于钨基纳米复合粉末的超声波混料机，其特征在于，包含混料室、搅拌电机、搅拌轴、螺旋叶片、超声波发生器、超声波发射装置、以及N个刮板，N为大于等于2的自然数；

2.根据权利要求1所述的用于钨基纳米复合粉末的超声波混料机，其特征在于，所述N取3。

3.根据权利要求1所述的用于钨基纳米复合粉末的超声波混料机，其特征在于，所述盖板通过螺栓与柱身进行可拆卸式连接。