CN113828782A - 一种非晶材料的生产方法及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种非晶材料的生产方法及其设备，包括熔炼室和雾化室，熔炼室设于雾化室的上端，并与雾化室密封连接，所述雾化室内设有雾化装置和移动冷却器，雾化装置雾化后的粉末通过移动冷却器进行二次冷却，本方案结构简单，但能提升移动冷却器对雾化后未完全凝固粉末的接触面积，实现接触急冷，形成粉末非晶组织；另一方面，流经移动冷却器表面的气体持续冷却表面，减少表面升温，提升了移动冷却器表面与雾化后还未完全凝固粉末的接触面积，达成二次急冷效果；另外，通过调节移动冷却器的速度，有效提高粉末与移动冷却器表面之间的接触概率。本方案有效提高了非晶粉末生产加工质量和生产效率，适合工业级别的大批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及金属粉末生产技术，特别是一种非晶材料的生产方法及其设备。
背景技术
非晶粉末除了具有传统的高纯度、球形度、高流动性和粒径分布集中的特点，还具有优异的软磁性能、高的反应活性和催化性能、良好的力学性能等理化特征，在航天航空、舰船、汽车、冶金和化工等领域得到越来越广泛的应用。
减少冷却凝固过程中的非均匀形核是制备大块非晶的技术关键。目前主要的制备方法为：快速凝固法、熔体急冷法、深过冷等方法。熔体急冷法是制备非晶态合金的主要方法。极高的冷却速度(105K/s～106K/s)可以有效地抑制液态金属在冷却过程中的形核和长大，从而得到非晶态固体。同样，非晶粉粉末形成能力在以下情况也会受到削弱：①多组元合金成分偏离了共晶或近共晶成分点；②原材料的纯度不够高；③在母合金熔配或者是成形过程中引入了杂质；④成形前母合金的过热度选择不合适。
近年来，常用的非晶带材破碎法和气雾化法由于设备工艺条件的限制,雾化制粉法要获得105K/s的冷却速度是很难的，且制备粉末的方法存在粉末形貌不规则、粒径分布范围宽和氧含量高等问题；水雾化法虽然可以提高制备非晶的冷却速率，但是熔融液流与水流的相互作用，制得粉末易氧化，形状不规则，同时熔融金属凝固时遇水产生水蒸气膜，阻碍熔滴的急速冷却。
如图8所示，专利号为JP2015152129公开了一种水雾化金属粉末的制造方法，其技术方案主要为：熔化炉1的熔融金属2浇入熔融金属保持容器4，它放置在喷雾罐3的顶部，高压水8从高压水喷射喷嘴7喷射的熔融金属流6的落下路径变为液滴9分离。旋转盘10被布置在落下路径的下方，其表面上的液滴9撞击旋转盘10冷却形成金属粉末，在离心力作用下水雾化金属粉末11在转动盘10的径向方向吹出，经喷雾罐12底部累积并从回收阀13回收。此外，在本发明中，优选在旋转盘10的表面上形成诸如水的制冷剂液体的制冷剂层，使得液滴9在与旋转盘10碰撞时的冷却速度进一步提高。在形成的冷却剂层，例如，旋转盘10的均匀的表面，从设置在旋转轴上的液体进料口15处输出制冷剂液体等。但是该装置在使用过程中雾化后的半凝固粉末与旋转盘之间的撞击受冷却介质的影响其力度不够，另外冷却后的粉末会在旋转盘上堆积，影响后续雾化后的粉末冷却效果，影响产品质量。
专利号为CN106132599B公开了一种雾化金属粉末的制造方法，对熔融金属流喷射液温10℃以下、喷射压力5MPa以上的喷射水，将该熔融金属流分离而制成金属粉，并且对该金属粉进行冷却，制成水雾化金属粉末。使用液温10℃以下、喷射压力5MPa以上的喷射水的冷却从冷却开始时成为没有膜沸腾区域、在过渡沸腾区域的冷却，能够促进冷却，能够简便地进行直到可使金属粉末无定形化的快速冷却。另外，也可以喷射非活性气体进行熔融金属流的分离，使用液温10℃以下、喷射压力3MPa以上的喷射水进行分离了的金属粉的冷却，制成气体雾化金属粉末。应予说明，在对分离了的金属粉的喷射水冷却时，优选在金属粉的温度达到MHF点以下后进行。
但是现有的生产过程中，操作繁琐，因冷却效果不理想，未完全凝固的粉末容易在冷却装置形成晶体，无法达到急冷的目的，影响非晶粉粉末的加工生产质量，同时对产品的加工范围有限，不适合工业级别的大批量生产。
发明内容
本发明的目的是，克服现有技术的上述不足，而提供一种便于提高冷却与为完全凝结粉末的接触面积，提高冷却效果和非晶粉粉末生产质量，防止粉末在冷却器上形成晶体，便于工业级别的大批量生产的非晶材料的生产方法及其设备。
本发明的技术方案是：一种非晶材料的生产方法，包括以下步骤：将熔融后的金属物料通入雾化室内经过雾化，雾化后的金属粉末通过移动冷却器冷却，冷却后对粉末进行收集；所述移动冷却器的冷却速率为104-106k/s。
优选地，移动冷却器的冷却速率为105-106k/s。
更优地，移动冷却器的冷却速率为5×105k/s。便于有效地抑制液态金属在冷却过程中的形核和长大，便于控制粉末的球形度。
所述的雾化为气雾化。本发明所用的气雾化装置为常用的气雾化装置。
所述的雾化为先气雾化后再水雾化。本发明所用的水雾化装置为常用的水雾化装置。
所述移动冷却器的移动方式为:振动、旋转、平动中的一种；移动冷却器的移动速度与下料速度成正相关，以保证雾化后的金属材料不在移动冷却器上残留为准。
文中所述的振动是指移动冷却器做往返运动，雾化后的金属材料下落到移动冷却器后，被快速冷却，同时，因为移动冷却器的移动，所以，雾化后的金属材料下落到移动冷却器后不会堆积在移动冷却器上，而是在移动冷却器不同的部位，达到更好的冷却效果。
文中所述的旋转，是指移动冷却器为盘状，多为圆盘，也可以为其它盘状如椭圆、环状等。移动冷却器绕旋转轴转动，当雾化后的金属材料下落到移动冷却器后，因为移动冷却器转动，从而雾化后的金属材料下落到移动冷却器后不会堆积在移动冷却器上，而是在移动冷却器不同的部位，达到更好的冷却效果。
非晶材料的生产设备，包括熔炼室和雾化室，熔炼室设于雾化室的上端，并与雾化室密封连接，所述雾化室内设有雾化装置和移动冷却器，雾化室内设有用于清除移动冷却器上粉体的吹扫装置。
雾化装置为气雾装置，包括安装板、限流管和雾化器，限流管通过安装板密封安装在雾化室的上端，限流管的外围设有雾化器，雾化器形成的高压高速气流朝向限流管下端的出口喷射实现雾化，限流管内流通高温熔液。
所述移动冷却器包括移动冷盘、驱动器和安装基座，驱动器安装在安装基座上，驱动器通过驱动轴与移动冷盘连接，移动冷盘的下端设有用于冷却移动冷盘的降温装置。
所述移动冷盘为圆盘受驱动器的驱动旋转运动，移动冷盘内凹，其截面呈弧形；或移动冷盘呈矩形受驱动器的驱动做往复运动或振动。
所述移动冷盘为高导热材料，高导热材料如：钨、钽、钼、铌、铪、铬、钒、锆、钛及其合金等材料。便于移动冷盘冷却效果的提升，同时便于提高与粉末之间的热量传导效果。
所述移动冷盘为高导热冷却带，驱动器包括驱动电机、从动轮和主动轮，从动轮和主动轮通过冷却带连接，主动轮通过传动链带动从而带动冷却带移动，冷却带内设有用于对冷却带降温的冷却介质，冷却介质通过高压冷却管输送，并往冷却带喷洒。
所述吹扫装置包括高压吹扫管和吹嘴，吹嘴朝有粉末的移动冷盘一面进行吹扫，吹扫方向垂直于移动冷盘吹扫、逆向于移动冷盘的移动方向或沿移动冷盘的移动方向吹扫。
所述金属物料采用熔炼室进行熔化，气雾化前对雾化室进行抽真空处理，气雾化采用压力为0.3-10MPa的惰性气体，雾化室设有夹层冷却壁，冷却壁内通入冷却液。优选地，气雾化采用压力为3-6MPa的惰性气体；更优地，气雾化采用压力为5MPa的惰性气体，惰性气体为氮、氪、氖或氩气等。
一种非晶材料的生产设备，采用上述的方法加工生产非晶材料，该非晶材料的生产设备包括雾化室，雾化室内设有雾化装置和移动冷却器，雾化装置雾化后的粉末通过移动冷却器进行二次冷却，雾化室内设有用于清除移动冷却器上粉体的吹扫装置。
本方案的优点在于，在生产过程中高温熔液通过限流管进入雾化区被高压、高速气流破碎/撕裂成微小的液滴，经雾化区雾化后的粉尘云喷射沉积在高速动运带冷却的部件上进行急速冷却，冷却完成后由后方高压吹扫装置把沉积在冷却部件上的粉未扬起带离冷却部件，随吹扫介质沉降进行雾化室下部、输送管道；能够有效的提高非晶粉粉末的生产效率和质量的提升，采用高压雾化和冷却，防止粉末在冷却器上凝结，极大的提升了雾化后的金属熔液冷却效果，冷却速率能够达到104 k/s以上，降低了粉末被氧化的风险。
所述移动冷却器包括移动冷盘、驱动器和安装基座，驱动器安装在安装基座上，驱动器通过驱动轴与移动冷盘连接，移动冷盘的下端设有用于冷却移动冷盘的降温装置，降温装置喷洒冷却介质。使用过程中，移动冷盘受驱动器的驱动移动，雾化后的液滴朝同一方向喷射，使雾化后的液滴喷射到移动冷盘的不同部位，便于雾化后的液滴能够与移动冷盘充分的接触，起到快速降温的效果；移动冷盘的降温通过降温装置实现，降温装置包括高压冷却管，高压冷却管连接冷却介质并对移动冷盘进行喷洒起到快速降温的效果，移动冷盘将热量快速传导至冷却介质，便于产品质量的提高；为提高移动冷盘运动过程的稳定性以及安装基座的结构强度，安装基座的下端设有加强筋；优选地，冷却介质为自来水、纯水、液氮或液氩；更优地，为提高冷却的效果自来水和纯水的温度在25℃以下。
移动冷盘为圆盘受驱动器的驱动旋转运动，移动冷盘内凹，其截面呈弧形；或移动冷盘呈矩形受驱动器的驱动做往复运动或振动。便于雾化后的粉末能够接触到移动冷盘，防止粉末堆积影响冷却效果和产品质量。优选地，驱动器为驱动电机，用于驱动移动冷盘的旋转、往复运动或振动。更优地，振动频率在20Hz以上。
移动冷盘为高导热冷却带，驱动器包括驱动电机、从动轮和主动轮，从动轮和主动轮通过冷却带连接，主动轮通过传动链带动从而带动冷却带移动，冷却带内设有用于对冷却带降温的冷却介质，冷却介质通过高压冷却管输送，并往冷却带喷洒，对冷却带起到降温的效果。
优选地，冷却带为采用薄壁金属制成，或通过若干耐高温高导热金属片固定在链条上制成，从事实现对粉末的输送，同时实现高导热的效果，对粉末起到快速降温的效果；更优地，为提高冷却带的导热效果，冷却带倾斜设置，同时冷却带往倾斜方向转动，便于提高粉末与冷却带的充分接触和脱离效果。
吹扫装置包括高压吹扫管和吹嘴，吹嘴朝有粉末的移动冷盘一面进行吹扫，吹扫方向垂直于移动冷盘吹扫、逆向于移动冷盘的移动方向或沿移动冷盘的移动方向吹扫。便于提高吹扫的效果，避免粉末在移动冷盘上堆积，影响粉末与移动冷盘之间的充分接触和导热效果，吹扫后便于后续粉末冷却效果的提升。
另外一种情况是：我们让移动冷盘与水平面呈一定的角度，这样可以增加已雾化成粉末的金属在移动冷盘表面上滚动，实现更好的冷却效果。一般地，这个角度可以是与水平面成0-80°的夹角。优选地，移动冷盘与水平面之间呈30°夹角；更优地，移动冷盘与水平面之间呈60°夹角；便于增大移动冷盘的设置面积，进而便于粉末与移动冷盘的充分接触，提高冷却效果。
雾化装置为气雾和水雾一体装置，包括安装板、限流管、雾化器和水雾化喷嘴，限流管通过安装板密封安装在雾化室的上端，限流管的外围设有雾化器，水雾化喷嘴设于雾化器的下方，雾化器和水雾化喷嘴形成的高压高速气流和高压液流朝向限流管下端的出口喷射实现雾化，限流管内流通高温熔液。
雾化装置上还设有辅助冷却装置，辅助冷却装置用于冷却雾化口内壁。
雾化室的上端设有至少一个观察窗，观察窗的下方设有泄压口，泄压口上设有压力传感器接口，雾化室上还设有充气接口，雾化室的下端设有真空接口、热电偶接口和氧含量接口，热电偶接口和氧含量接口位于真空接口的下端，雾化室的底部连接输送管。
本发明具有如下特点：本方案结构简单，不但能提升移动冷却器对雾化后未完全凝固粉末的接触面积，实现接触急冷，形成粉末非晶组织；另一方面，还能够将流经移动冷却器表面的气体持续冷却表面，减少表面升温，提升了移动冷却器表面对雾化后还未完全凝固粉末的接触面积，达成二次急冷效果；另外，通过调节移动冷却器的速度，有效提高粉末与移动冷却器表面之间的接触概率；本方案有效提高了非晶粉末生产加工质量和生产效率，适合工业级别的大批量生产。
以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。
附图说明
图1-为本发明结构示意图；
图2-为图1中局部放大示意图；
图3-为A部分结构放大示意图；
图4-为本发明的另一种结构示意图；
图5-为图4中局部放大示意图；
图6-为图3的另一种雾化装置结构示意图；
图7-为本发明的另一种移动冷却器结构示意图；
图8-为专利号JP2015152129公开的结构示意图；
1-熔液，2-限流管，3-雾化器，4-高压气流，5-安装板，6-观察窗，7-主动轮，8-传动链，9-冷却带，10-冷却介质，11-压力传感器接口，12-高压冷却管，13-泄压口，14-从动轮，15-真空接口，16-充气接口，17-密封护罩，18-驱动电机，19-安装基座，20-加强筋，21-冷却壁，22-雾化室，23-热电偶接口，24-氧含量接口，25-输送管道，26-吹扫装置，27-吹嘴，28-高压吹扫管，29-移动冷盘，30-高压液流，31-辅助冷却装置，32-第一进水管，33-第二进水管，34-高压柱形液流，35-水雾化喷嘴，36-急冷板，37-动力马达，38-快冷介质，39-振动器。
具体实施方式
实施例一
如附图所示：一种非晶材料的生产设备，包括熔炼室和雾化室22，熔炼室设于雾化室22的上端，并与雾化室22密封连接，为提高雾化室22的使用安全，雾化室22采用夹层冷却壁21制成，根据加工的需要夹层内可以设置冷却液，冷却液可以为液氮、水或纯水等，便于提高对非晶粉粉末的冷却效果，雾化室22内设有雾化装置和移动冷却器，雾化装置雾化后的粉末通过移动冷却器进行二次冷却，雾化室22内设有用于清除移动冷却器上粉体的吹扫装置26，吹扫装置26的设置有效降低了粉末在移动冷却器上凝结，便于后续下落的粉末与移动冷却器充分接触热量传导，大大的提升了降温的效果。
本方案在生产过程中高温熔液1通过限流管2进入雾化区被高压、高速气流破碎/撕裂成微小的液滴，经雾化区雾化后的粉尘云喷射沉积在高速动运带冷却的部件上进行急速冷却，冷却完成后由后方高压吹扫装置26把沉积在冷却部件上的粉未扬起带离冷却部件，随吹扫介质沉降进行雾化膛室下部、输送管道25；能够有效的提高非晶粉粉末的生产效率和质量的提升，采用高压雾化和冷却，有效的避免了粉末在冷却器上凝结，极大的提升了雾化后的金属熔液1冷却效果，冷却速率能够达到104 k/s以上，降低了粉末被氧化的风险。
在实施例中，移动冷却器包括移动冷盘29、驱动器和安装基座19，驱动器安装在安装基座19上，驱动器通过驱动轴与移动冷盘29连接，移动冷盘29的下端设有用于冷却移动冷盘29的降温装置，降温装置喷洒冷却介质10。使用过程中，移动冷盘29受驱动器的驱动移动，雾化后的液滴朝同一方向喷射，使雾化后的液滴喷射到移动冷盘29的不同部位，便于雾化后的液滴能够与移动冷盘29充分的接触，起到快速降温的效果；移动冷盘29的降温通过降温装置实现，降温装置包括高压冷却管12，高压冷却管12连接冷却介质10并对移动冷盘29进行喷洒起到快速降温的效果，移动冷盘29将热量快速传导至冷却介质10，便于产品质量的提高；为提高移动冷盘29运动过程的稳定性以及安装基座19的结构强度，安装基座19的下端设有加强筋20；优选地，冷却介质10为自来水、纯水、液氮或液氩；更优地，为提高冷却的效果自来水和纯水的温度在25℃以下。
移动冷盘29为圆盘受驱动器的驱动旋转运动，移动冷盘29内凹，其截面呈弧形；旋转过程中粉末受离心力的作用分布在移动冷盘29的内凹面，便于雾化后的粉末能够接触到移动冷盘29，防止粉末堆积或者避免无法接触移动冷盘29影响冷却效果和产品质量。优选地，驱动器为驱动电机18，驱动器外设有密封护罩17，用于驱动移动冷盘29的旋转；更优地，移动冷盘29的旋转速度在5千转/min以上；最佳地，移动冷盘29的旋转速度还可以为7、9、10、12或15千转/min。
在实施例中，移动冷盘29为高导热材料制成，如钨、钽、钼、铌、铪、铬、钒、锆、钛及其合金等耐高温材料。移动冷盘29的下端设有降温装置，降温装置喷洒对移动冷盘29起到降温的冷却介质10，冷却介质10通过高压冷却管12输送，并往冷却带9喷洒，从而实现热量的传导，便于对粉末起到快速降温的效果，使产品质量得到大幅度的提升。
在实施例中，吹扫装置26包括高压吹扫管28和吹嘴27，吹嘴27朝有粉末的移动冷盘29一面进行吹扫，吹扫方向垂直于移动冷盘29吹扫、逆向于移动冷盘29的移动方向或沿移动冷盘29的移动方向吹扫。便于提高吹扫的效果，避免粉末在移动冷盘29上堆积，影响粉末与移动冷盘29之间的充分接触和导热效果，吹扫后便于后续粉末冷却效果的提升。本实施例中的吹扫装置26设有移动冷盘29的正上方，垂直向下对移动冷盘29进行吹扫；在实施例中，移动冷盘29水平设置，便于粉末与移动冷盘29的充分接触，提高冷却效果。
实施例二
一种非晶材料的生产设备，包括熔炼室和雾化室22，熔炼室设于雾化室22的上端，并与雾化室22密封连接，雾化室22内设有雾化装置和移动冷却器，雾化装置雾化后的粉末通过移动冷却器进行二次冷却，雾化室22内设有用于清除移动冷却器上粉体的吹扫装置26。
在实施例中，移动冷却器包括移动冷盘29、驱动器和安装基座19，驱动器安装在安装基座19上，驱动器通过驱动轴与移动冷盘29连接，移动冷盘29的下端设有用于冷却移动冷盘29的降温装置，降温装置喷洒冷却介质10。使用过程中，移动冷盘29受驱动器的驱动移动，雾化后的液滴朝同一方向喷射，使雾化后的液滴喷射到移动冷盘29的不同部位，便于雾化后的液滴能够与移动冷盘29充分的接触，起到快速降温的效果；移动冷盘29的降温通过降温装置实现，降温装置包括高压冷却管12，高压冷却管12连接冷却介质10并对移动冷盘29进行喷洒起到快速降温的效果，移动冷盘29将热量快速传导至冷却介质10，便于产品质量的提高；为提高移动冷盘29运动过程的稳定性以及安装基座19的结构强度，安装基座19的下端设有加强筋20；优选地，冷却介质10为自来水、纯水、液氮或液氩；本实施例中，冷却介质10采用的液氮，便于冷却效果的提升。
在实施例中，移动冷盘29呈矩形受驱动器的驱动做往复运动或振动。本实施例中的移动冷盘29往复运动，移动冷盘29下端设有移动导轨，移动冷盘29受驱动杆的驱动沿导轨往复运动，导轨通过螺栓安装在安装基座19上，驱动器为驱动电机18，驱动电机18卧式安装在安装基座19上，驱动电机18通过驱动杆与移动冷盘29的下端活动连接，驱动电机18带动驱动杆的运动，从而实现移动冷盘29的往复运动，便于粉末的冷却效果的提升。
移动冷盘29的下端设有降温装置，降温装置对移动冷盘29喷洒起到降温的冷却介质10，冷却介质10通过高压冷却管12输送，并往冷却带9喷洒，从而实现热量的传导，便于对粉末起到快速降温的效果，使产品质量得到大幅度的提升。
优选地，移动冷盘29采用金属钨、钽、钼、铌、铪、铬、钒、锆、钛及其合金等材料制成，便于导热效果的提升，同时具有较高的耐高温作用，便于其使用寿命的提升；更优地，为提高移动冷盘29与粉末之间的充分接触，移动冷盘29向下倾斜设置，倾斜角度为10、30或45°，便于粉末与移动冷盘29之间的接触效果和热传导效果，同时便于粉末向下移动起到翻转的作用，便于提高粉末与移动冷盘29的充分接触和脱离效果。
吹扫装置26包括高压吹扫管28和吹嘴27，吹嘴27朝有粉末的移动冷盘29一面进行吹扫，吹扫方向垂直于移动冷盘29吹扫、逆向于移动冷盘29的移动方向或沿移动冷盘29的移动方向吹扫。优选地，为提高吹扫的便利，吹嘴27的吹扫方向可以360°进行调节，本实施例中将吹嘴27方向朝移动冷盘29倾斜方向设置，便于提高吹扫的效果，避免粉末在移动冷盘29上堆积，影响粉末与移动冷盘29之间的充分接触和导热效果，吹扫后便于后续粉末冷却效果的提升。
实施例三
本实施例与实施例一、实施例二的不同之处在于，移动冷盘29为高导热冷却带9，驱动器包括驱动电机18、从动轮14和主动轮7，从动轮14和主动轮7通过冷却带9连接，主动轮7通过传动链8带动从而带动冷却带9移动，冷却带9内设有用于对冷却带9降温的冷却介质10，冷却介质10通过高压冷却管12输送，并往冷却带9喷洒，对冷却带9起到降温的效果。优选地，冷却带9为采用薄壁金属制成，或通过若干耐高温高导热金属片固定在链条上制成，从事实现对粉末的输送，同时实现高导热的效果，对粉末起到快速降温的效果；更优地，为提高冷却带9的导热效果，冷却带9倾斜设置，同时冷却带9往倾斜方向转动，便于提高粉末与冷却带9的充分接触和脱离效果。
冷却带9与水平面呈0-80°夹角。优选地，冷却带9与水平面之间呈60°夹角；更优地，冷却带9与水平面之间呈30°夹角；便于增大冷却带9的设置面积，进而便于粉末与冷却带9的充分接触，提高冷却效果。冷却带9内设有降温装置，降温装置包括高压冷却管12和冷却介质10，高压冷却管12与冷却源连接并用于输送冷却介质10，同时对冷却带9喷洒冷却介质10，对冷却带9起到降温的效果，便于提高冷却带9的热传导效果，使用过程中降温装置朝上端的冷却带9进行喷洒降温，喷洒后的冷却介质10能够滴落到下端的冷却带9上再次起到冷却的效果，有效的提高了冷却带9的冷却效果，便于产品质量的提升。
吹扫装置26包括高压吹扫管28和吹嘴27，吹嘴27朝有粉末的移动冷盘29一面进行吹扫，吹扫方向垂直于移动冷盘29吹扫、逆向于移动冷盘29的移动方向或沿移动冷盘29的移动方向吹扫。吹扫装置26设于冷却带9物料滑落的下方，便于喷嘴对冷却带9进行吹扫，便于提高吹扫的效果，避免粉末在移动冷盘29上堆积，影响粉末与移动冷盘29之间的充分接触和导热效果，吹扫后便于后续粉末冷却效果的提升，吹扫的过程中同时能够对冷却带9起到降温的效果。
雾化装置包括安装板5、限流管2、雾化器3和水雾化喷嘴35，限流管2通过安装板5密封安装在雾化室22的上端，限流管2的外围设有雾化器3，水雾化喷嘴35设于雾化器3的下方，水雾化喷嘴35与第一进水管32连接，雾化器3和水雾化喷嘴35形成的高压高速气流和高压液流30朝向限流管2下端的出口喷射实现雾化，限流管2内流通高温熔液1。
优选地，雾化器3和水雾化喷嘴35均设置若干个，雾化器3和水雾化喷嘴35均等间距呈圆周分布在雾化装置的雾化口内，对限流管2中下落的熔液进行雾化。
在另一个实施例中，雾化装置上还设有辅助冷却装置31，辅助冷却装置31用于冷却雾化口内壁。
优选地，辅助冷却装置31通过固定板安装在雾化装置上，雾化口外围设有冷却腔，冷却腔与第二进水管33连接，冷却腔内通入冷却液，便于对雾化口进行冷却，使用过程中金属液滴通过气雾化和水雾化后的雾滴滴落在雾化口的内壁，从而通过辅助冷却装置31对其进行冷却，便于对雾滴360°进行冷却，确保产品的加工生产质量。
更优地，雾化口内壁设有若干个与冷却腔连通的喷口，喷口喷出高压柱形液流34，进一步的对雾化后的金属熔液起到冷却效果，或者喷口还可以直接连接第二进水管33，第二进水管33内通入高压冷却液，实现高压柱形液流34的喷洒效果，根据加工的需要喷口还可以增设可调节喷头，便于提高冷却的效果。
雾化室22的上端设有至少一个观察窗6，雾化室22的下部设有泄压口13，泄压口13上设有压力传感器接口11，雾化室22上还设有充气接口16，雾化室22的下端设有真空接口15、热电偶接口23和氧含量接口24，热电偶接口23和氧含量接口24位于真空接口15的下方，雾化室22的底部连接输送管。
实施例四
本实施例与实施例一、二、三的不同之处在于，移动冷却器的移动方式采用振动，移动冷却器包括急冷板36、驱动器和安装管，急冷板36通过安装管安装在雾化室22内，安装管和急冷板36内部中空，并相互连同，内部通入快冷介质38，安装管的上端通过安装板设有驱动器，驱动器为动力马达37，为提高动力马达37的使用寿命，动力马达37外设有密封护罩，急冷板36的下端设有振动器39，振动器39受动力马达37的驱动发生振动，优选地，安装管上设有螺旋段，便于急冷板36振动效果的提升，同时能够起到缓冲效果，便于降低对安装管的损坏；更优地，急冷板36倾斜设置，倾斜角度为0-60°，优选地，倾斜角度为30°；便于雾化后的金属粉末能够喷射在急冷板36上表面，同时冷却后的非晶粉粉末能够在自身的重力和振动的作用下自动下落至雾化室22的下端；为提高急冷板36对雾化后的粉末冷却效果，急冷板36的上方设有吹扫装置，吹扫装置与上述实施例中的相同。
实施例五
一种非晶材料的生产方法，包括以下步骤：将熔融后的金属物料通入雾化室22内经过气雾化，雾化后的金属粉末通过移动冷却器冷却，冷却后对粉末进行收集；所述移动冷却器的冷却速率为104-106k/s。
优选地，移动冷却器的冷却速率为105-106k/s。
更优地，移动冷却器的冷却速率为5×105k/s。便于有效地抑制液态金属在冷却过程中的形核和长大，便于控制粉末的球形度。
优选地，雾化为气雾化。本发明所用的气雾化装置为常用的气雾化装置。
优选地，雾化为先气雾化后再水雾化。本发明所用的水雾化装置为常用的水雾化装置。水雾化采用的水压为1-150MPa；优选地，水雾化采用的水压为1-50MPa；更优地，水雾化采用的水压为20MPa。便于降低设备的使用要求和制作成本，同时能够保证雾化效果。
移动冷却器的移动方式为:振动、旋转、平动中的一种；移动冷却器的移动速度与下料速度成正相关，以保证雾化后的金属材料不在移动冷却器上残留为准。
振动是指移动冷却器做往返运动，雾化后的金属材料下落到移动冷却器后，被快速冷却，同时，因为移动冷却器的移动，所以，雾化后的金属材料下落到移动冷却器后不会堆积在移动冷却器上，而是在移动冷却器不同的部位，达到更好的冷却效果。
旋转是指移动冷却器为盘状，多为圆盘，也可以为其它盘状如椭圆、环状等。移动冷却器绕旋转轴转动，当雾化后的金属材料下落到移动冷却器后，因为移动冷却器转动，从而雾化后的金属材料下落到移动冷却器后不会堆积在移动冷却器上，而是在移动冷却器不同的部位，达到更好的冷却效果。
金属物料采用熔炼室进行熔化，气雾化前对雾化室22进行抽真空处理，气雾化采用压力为0.3-10MPa的惰性气体，雾化室设有夹层冷却壁21，冷却壁21内通入冷却液。优选地，气雾化采用压力为3-6MPa的惰性气体；更优地，气雾化采用压力为5MPa的惰性气体，惰性气体为氮、氪、氖或氩气等。
本方案在生产过程中高温熔液1通过限流管2进入雾化区被高压、高速气流破碎/撕裂成微小的液滴，经雾化区雾化后的粉尘云喷射沉积在高速动运带冷却的部件上进行急速冷却，冷却完成后由后方高压吹扫装置26把沉积在冷却部件上的粉未扬起带离冷却部件，随吹扫介质沉降进行雾化膛室下部、输送管道25；能够有效的提高非晶粉粉末的生产效率和质量的提升，采用高压雾化和冷却，有效的避免了粉末在冷却器上凝结，便于粉末与冷却器充分接触，极大的提升了雾化后的金属熔液1冷却效果，冷却速率能够达到104 k/s以上，降低了粉末被氧化的风险。
采用高压雾化方式和多种冷却方式，有效的避免了粉末在冷却器上凝结，便于雾化后的为凝结完全的金属粉末与移动冷却器充分接触，有效控制了非晶粉粉末的成型，便于提高非晶粉粉末生产质量和产能的提升，有效的提高了对产品的加工范围，增大了该装置的应用范围。
以上所述是本发明较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种非晶材料的生产方法，包括以下步骤：将熔融后的金属物料通入雾化室内进行雾化，其特征在于：雾化后的金属粉末通过移动冷却器冷却，冷却后对粉末进行收集；所述移动冷却器的冷却速率为104-106k/s。
2.根据权利要求1所述的非晶材料的生产方法，其特征在于：所述的雾化为气雾化。
3.根据权利要求1所述的非晶材料的生产方法，其特征在于：所述的雾化为先气雾化后再水雾化。
4.根据权利要求1所述的非晶材料的生产方法，其特征在于：所述移动冷却器的移动方式为振动、旋转、平动中的一种；移动冷却器的移动速度与下料速度成正相关，以保证雾化后的金属材料不在移动冷却器上残留为准。
5.一种非晶材料的生产设备，包括熔炼室和雾化室，熔炼室设于雾化室的上端，其特征在于：所述雾化室内设有雾化装置和移动冷却器，雾化室内设有用于清除移动冷却器上粉体的吹扫装置。
6.根据权利要求5所述的非晶材料的生产设备，其特征在于：所述移动冷却器包括移动冷盘、驱动器和安装基座，驱动器安装在安装基座上，驱动器通过驱动轴与移动冷盘连接，移动冷盘的下端设有用于冷却移动冷盘的降温装置。
7.根据权利要求6所述的非晶材料的生产设备，其特征在于：所述移动冷盘为圆盘受驱动器的驱动旋转运动，移动冷盘内凹，其截面呈弧形；或移动冷盘呈矩形受驱动器的驱动做往复运动或振动。
8.根据权利要求7所述的非晶材料的生产设备，其特征在于：所述移动冷盘为高导热材料。
9.根据权利要求5所述的非晶材料的生产设备，其特征在于：所述移动冷盘为高导热冷却带，驱动器包括驱动电机、从动轮和主动轮，从动轮和主动轮通过冷却带连接，主动轮通过传动链带动从而带动冷却带移动，冷却带内设有用于对冷却带降温的冷却介质，冷却介质通过高压冷却管输送，并往冷却带喷洒。
10.根据权利要求5所述的非晶材料的生产设备，其特征在于：所述吹扫装置包括高压吹扫管和吹嘴，吹嘴朝有粉末的移动冷盘一面进行吹扫，吹扫方向垂直于移动冷盘吹扫、逆向于移动冷盘的移动方向或沿移动冷盘的移动方向吹扫。
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