连续熔炼雾化制备高比例钛合金细小粉末的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种连续熔炼雾化制备高比例钛合金细小粉末的装置，包括壳体，所述壳体的上方为真空室，所述真空室的顶部设置有送料器，所述送料器用于输送钛合金棒；在所述钛合金棒的底端套设有熔化加热线圈，在所述熔化加热线圈的上方且在所述钛合金棒的外部套设有预加热线圈；所述预加热线圈连接有加热功率调节装置；所述真空室的下方设置雾化室，所述雾化室的底部连通有收粉罐。优点为：充分提高液态钛合金的过热度，降低粘度，形成稳定连续的液流，避免氩气雾化的浪费，降低了氩气使用成本，同时提高粉末的产率。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于高活性金属粉末制备
，具体涉及一种连续熔炼雾化制备高比例钛合金细小粉末的装置。
技术介绍
钛元素在全球的分布比较广泛，其含量超过地壳质量的0.4％，全球探明储量约34亿吨，在所有元素中含量居第10位，前10位元素的排序为：氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢、钛。钛比钢密度小40％，而钛的强度和钢的强度相当，这可以提高结构效率。同时，钛的耐热性、耐蚀性、弹性、抗弹性和成形加工性良好。钛合金从出现起就应用于航空工业。航天飞机是主要的、应用范围广的航空器。钛是飞机的主要结构材料，也是航空发动机风扇、压气机轮盘和叶片等重要构件的首选材料，被誉为“太空金属”。飞机越先进，钛用量越多，如美国F22第四代机用钛含量为41％(质量分数)，其F119发动机用钛含量为39％，是目前用钛含量高的飞机。钛合金研究起源于航空，航空工业的发展也促进了钛合金的发展。航空用钛合金的研究一直是钛合金领域中重要、活跃的一个分支。在航空航天领域，有许多钛合金零部件都具有复杂结构特性，多采用粉末冶金以及3D打印等方法制造。因此，钛合金需要预先制备成粉末形态，才能在上述领域使用。钛合金在高温气氛下有很高的活性，并且在熔融状态下与多种元素发生反应，导致钛合金粉末的制备与常规金属粉末的制备方法不同。目前，制备钛合金粉末的装备有旋转电极法和气体雾化法。旋转电极法适合生产粒度为75～150μm之间的粉末，由于钛合金电极棒材在高速旋转状态下的不稳定性，目前无法通过提高转速而生产粒度小于50μm的粉末；而气体雾化法制备的粉末粒度可以在0～150μm之间调节，尤其生产粒度小于50μm的粉末具有优势，是目前钛合金细粉唯一生产方法。该方法已在欧洲(如德国)和北美洲(如加拿大)国家制成专用设备进行生产。在气雾化制备钛合金粉末领域，目前采用的主要方式为：在钛合金棒的底部设置熔化加热线圈，通过熔化加热线圈直接加热钛合金棒的底端，直到钛合金棒熔化成液态滴落。滴落的钛合金液滴再经雾化，形成粉末。但是，上述方法存在的主要问题为：钛合金从固态到液态的孕育期比较长，当钛合金熔化后的一刹那就会流淌下来，很难将钛合金液态温度提高到熔点以上更高值；另外，液态钛合金的粘度还很高，无法形成连续液流，从而影响后续的气体雾化效果，导致细粉的收得率较低，尽管可以制备出50μm以下的细粉，但是这一规格粉末所占比例一般低于40％，生产效率低；此外，由于液态钛合金无法形成连续液流，而雾化进入的高纯氩气是不间断的，必然导致部分氩气无法与液滴作用，从而导致氩气的浪费，增高了氩气使用成本。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本技术提供一种连续熔炼雾化制备高比例钛合金细小粉末的装置，可有效解决上述问题。本技术采用的技术方案如下：本技术提供一种连续熔炼雾化制备高比例钛合金细小粉末的装置，包括壳体，所述壳体的上方为真空室，所述真空室的顶部设置有送料器，所述送料器用于输送钛合金棒；在所述钛合金棒的底端套设有熔化加热线圈，在所述熔化加热线圈的上方且在所述钛合金棒的外部套设有预加热线圈；所述预加热线圈连接有加热功率调节装置；所述真空室的下方设置雾化室，所述雾化室的底部连通有收粉罐。优选的，所述预加热线圈位于所述熔化加热线圈上方20～40毫米的位置。优选的，所述预加热线圈位于所述熔化加热线圈上方30毫米的位置。优选的，所述钛合金棒采用直径大于80毫米的钛合金棒。本技术提供的连续熔炼雾化制备高比例钛合金细小粉末的装置具有以下优点：本技术能够充分提高液态钛合金的过热度，降低粘度，形成稳定连续的液流，避免氩气雾化的浪费，降低了氩气使用成本，同时提高粉末的产率。附图说明图1为现有技术提供的连续熔炼雾化制备高比例钛合金细小粉末的装置的结构示意图；图2为本技术的预加热线圈的布置方式示意图；图3为钛合金棒的直径增大的示意图；其中：1-送料器；2-钛合金棒；3-真空室；4-熔化加热线圈；5-雾化室；6-雾化喷嘴；7-粉末；8-收粉罐；9-预加热线圈。具体实施方式为了使本技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。本技术提供一种连续熔炼雾化制备高比例钛合金细小粉末的装置，采用增强加热和扩大合金液态表面粘合力的技术，可大幅度提高钛合金粉末细颗粒的收得率，而且降低氩气使用成本，提高利润率。可作为未来钛合金注射成型及各种方式增材制造成形的粉末原料制备装置。参考图2，本技术提供的连续熔炼雾化制备高比例钛合金细小粉末的装置，包括壳体，所述壳体的上方为真空室，所述真空室的顶部设置有送料器，所述送料器用于输送钛合金棒；在所述钛合金棒的底端套设有熔化加热线圈，在所述熔化加热线圈的上方且在所述钛合金棒的外部套设有预加热线圈；所述预加热线圈连接有加热功率调节装置；所述真空室的下方设置雾化室，所述雾化室的底部连通有收粉罐。由此可见，本技术在熔化加热线圈的上方添加预加热线圈，位置在熔化加热线圈上部20-40mm，预加热线圈由一匝线圈构成，加热功率调节范围为20-100KW。预加热线圈的目的是：加热靠近熔化加热线圈的钛合金棒部分，使其达到接近熔点的温度，主要有两个作用：一是阻断钛合金棒熔化端的热量向未熔化部分向上轴向传递，保持熔化端的温度；二是为熔化端预先输送接近钛合金熔点的原料。当接近钛合金棒熔点的原料部分进入熔化加热线圈的作用范围内时，在很短的时间内，钛合金棒表面液体温度即超过钛合金熔点较高的温度(200℃以上)，而且通过预加热部分的热阻断，高于熔点的温度短时间内可得到保持。此外，参考图3，本技术将原料钛合金棒的直径加大到80mm以上，目的在于：当过热钛合金液体沿着熔化端形成的锥形面向下流淌时，由于加大了钛合金棒的直径，锥形面的面积尺寸也会加大，从而增加了液体的附着面积和附着力，钛合金液体不会轻易流淌落下，同样会增加了钛合金受电磁感应的时间，充分提高液态钛合金的过热度，降低粘度，形成稳定连续的液流，避免氩气雾化的浪费，降低了氩气使用成本，同时提高粉末的产率。综上所述，本技术提供的连续熔炼雾化制备高比例钛合金细小粉末的装置具有以下优点：本技术能够充分提高液态钛合金的过热度，降低粘度，形成稳定连续的液流，避免氩气雾化的浪费，降低了氩气使用成本，同时提高粉末的产率。以上所述仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续熔炼雾化制备高比例钛合金细小粉末的装置，其特征在于，包括壳体，所述壳体的上方为真空室，所述真空室的顶部设置有送料器，所述送料器用于输送钛合金棒；在所述钛合金棒的底端套设有熔化加热线圈，在所述熔化加热线圈的上方且在所述钛合金棒的外部套设有预加热线圈；所述预加热线圈连接有加热功率调节装置；所述真空室的下方设置雾化室，所述雾化室的底部连通有收粉罐。

【技术特征摘要】
1.一种连续熔炼雾化制备高比例钛合金细小粉末的装置，其特征在于，包括壳体，所述壳体的上方为真空室，所述真空室的顶部设置有送料器，所述送料器用于输送钛合金棒；在所述钛合金棒的底端套设有熔化加热线圈，在所述熔化加热线圈的上方且在所述钛合金棒的外部套设有预加热线圈；所述预加热线圈连接有加热功率调节装置；所述真空室的下方设置雾化室，所述雾化室的底部连通有收粉罐。2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈仕奇，王闻迪，张越，刘国库，王惠斌，张超，张爱平，穆守业，孔秀云，刘红虎，
申请(专利权)人：哈尔滨三地增材制造材料有限公司，
类型：新型
国别省市：黑龙江;23