本发明专利技术公开了一种去除高温合金粉末中非金属夹杂的装置及其方法，包括静电分离室，其下粉口处设有送粉单元，静电分离室上端分别开设有与真空系统连接的抽气口和与惰性气体系统连接的充气口，内部设静电分离机构，用于分离含有非金属夹杂的粉末，并将分离后的非金属夹杂存储于废粉收集罐中、金属粉末存储于合格粉收集罐中；还设计了基于上述装置的方法。本发明专利技术通过结构优化，避免了常规静电分离过程中的离心力作用，使得电场的库仑力以及挡板的镜面吸力更好的作用在非金属夹杂上，粉末仅在重力作用下发生滚动，使得非金属夹杂，尤其是粘连金属粉末的异常非金属夹杂能够更好的粘附在挡板上而被毛刷清理至废粉区。在挡板上而被毛刷清理至废粉区。在挡板上而被毛刷清理至废粉区。
【技术实现步骤摘要】
一种去除高温合金粉末中非金属夹杂的装置及其方法
[0001]本专利技术属于金属粉末制备
，具体涉及一种去除高温合金粉末中非金属夹杂的装置及其方法。
技术介绍
[0002]镍基高温合金主要用于制造涡轮盘等发动机热端部件，随着发动机性能的提升，推重比、涡轮前燃气温度以及压气机增压比不断提高，单级负荷不断增大，零件的应力水平越来越高，对材料的高温强度、疲劳性能以及耐久等有着更为苛刻的要求。镍基高温合金中，γ
’
相与高温合金的使用温度和性能直接相关，γ
’
相含量的提升可以提高合金高温强度，随着涡轮盘前燃气温度的不断提升，γ
’
相的含量也逐步增加，但γ
’
相的增加的也使得合金的偏析加重，严重降低了大尺寸铸锭的使用寿命。
[0003]粉末冶金工艺的发展，尤其是热等静压技术的日趋成熟，为大尺寸涡轮盘的生产提供了新的思路，使用两相流雾化或者离心雾化制备的合金粉末成分偏析可以控制在微米级，而后使用热等静压技术进行致密化，有效解决了大尺寸涡轮盘件的成分偏析问题，同时由于热等静压生产过程中应力的无方向性，成型制件各项异性，高向、径向以及环向性能无差异，成为了制备高品质制件，尤其是航空发动机用高品质制件的唯一技术。
[0004]虽然粉末冶金高温合金具有无与伦比的性能优势，但是粉末高温合金自诞生以来，合金中的原始颗粒边界、热诱导孔洞以及非金属夹杂缺陷就成为阻碍其进一步发展的重要原因。目前生产的粉末高温合金都非常致密，孔洞含量很低，原始颗粒边界和热诱导空洞已得到有效解决，虽然采取了很多技术手段，粉末高温合金粉末中的非金属夹杂物尚不能完全避免，因此粉末高温合金是一种对缺口敏感的脆性材料，性能易受夹杂物的影响。
[0005]粉末高温合金中的夹杂物主要来自两个方面，一是来自粉末高温合金的制备过程，如合金冶炼以及制粉过程，因为感应熔化坩埚、浇道以及制粉喷嘴、清理所用工具残留等都会不可避免的混入一些非金属夹杂物（主要成分SiO2、Al2O3），另一方面是由于母合金原料不纯净、脱氧不良或者粉末处理不当而引入。同时非金属夹杂在粉末中以颗粒状存在为主，但仍有很大部分非金属夹杂由于制粉过程中的熔化再凝固过程与粉末颗粒粘连在一起形成异常非金属夹杂。颗粒状存在的非金属夹杂通过常规静电分离可减少80~90%，但与金属粉末发生粘连的异常非金属夹杂使用常规方法的去除效率仅有40~50%。而夹杂物的存在使得粉末高温合金的力学性能下降，特别是对材料的疲劳性能以及抗裂纹扩展性能的影响更为显著。
[0006]目前，去除粉末高温合金粉末中的异常非金属夹杂物最有效的办法是静电分离法，常规静电分离过程中，粉末颗粒的受力情况如图1所示。辊筒以一定的角速度旋转，粉末颗粒流经辊筒表面时，受辊筒的离心力、高压电场给与的库仑力、辊筒表面的吸附力、重力以及滚动摩擦力的影响。金属颗粒由于放电较快，接触辊筒表面时即完成放电，当辊筒旋转至一定角度时，在离心力大于重力与辊筒镜面吸附力的合力时飞出，落入合格粉。非金属夹杂由于放电较慢，接触辊筒后仍有大量的残余电荷，随辊筒旋转时，电场给与非金属夹杂的
库仑力、重力以及辊筒镜面吸附力的合力大于离心力。使得非金属夹杂紧贴辊筒表面而被毛刷刷落至废粉区。但是实际静电分离过程中存在以下两个弊端：一是颗粒状非金属夹杂流经辊筒时，由于瞬时施加的离心力较大，会直接甩出辊筒从而进入好粉区，粘连金属粉末的异常非金属夹杂在流经辊筒表面，当金属粉末面接触辊筒时，由于金属粉末完成放电，且金属粉末的比重远超粘附的非金属夹杂，从而会被离心力甩出进入合格粉。
[0007]二是当非金属夹杂面接触辊筒时，虽然非金属夹杂由于放电慢而受到库仑力的作用，但由于金属粉末的比重较大，辊筒转速较快，辊筒旋转至一定角度时，离心力扔能使得非金属夹杂与辊筒分离进入好粉区，从而对于粘连金属粉末的异常非金属夹杂静电分离效果有限。因此如何更有效去除粉末高温合金粉末中的异常非金属夹杂物是粉末冶金突破性发展的关键。
[0008]有鉴于此，本专利技术人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种去除高温合金粉末中非金属夹杂的装置及其方法，以克服现有技术的缺陷。
技术实现思路
[0009]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种去除高温合金粉末中非金属夹杂的装置及其方法，采用本专利技术不但能够去除颗粒状非金属夹杂，而且能够显著去除与金属颗粒发生粘连的异常非金属夹杂，最大化的提升了高温合金粉末的纯度，保证了应用该高温合金粉末生产最终产品的性能。
[0010]本专利技术的目的是通过以下技术方案来解决的：一种去除高温合金粉末中非金属夹杂的装置，包括静电分离室，所述静电分离室顶部下粉口处连接有送粉单元，所述静电分离室上端分别开设有抽气口和充气口，所述抽气口与真空系统连接，所述充气口与惰性气体系统连接，所述静电分离室内部设置有静电分离机构，所述静电分离室下方设有废粉收集罐和合格粉收集罐，所述静电分离机构用于分离含有非金属夹杂的粉末，并将分离后的非金属夹杂存储于废粉收集罐中，分离后的金属粉末存储于合格粉收集罐中；所述静电分离机构包括电晕电极阵列、挡板以及毛刷，所述挡板位于电晕电极阵列的下方，所述挡板一端与转轴固定连接，所述挡板另一端位于转轴轴心所在水平面的上下位置处、分别设有上限位块和下限位块；所述送粉单元和电晕电极阵列在挡板转动至上限位块时开启，在挡板转动至下限位块时关闭，当挡板转动至上限位块时，挡板的最低处位于合格粉收集罐的上方或者下一组挡板的上方，当挡板转动至下限位块时，挡板的最低处位于废粉收集罐的上方，并通过毛刷将挡板上吸附的非金属夹杂刷落至废粉收集罐中。
[0011]进一步地，所述静电分离机构还包括导轨，所述导轨平行设置在挡板位于下限位块的上方，所述毛刷通过滑块活动安装在导轨上，所述滑块通过移动电机驱动、使毛刷在导轨上往复运动；所述毛刷设置在毛刷辊上，所述毛刷辊通过转动电机驱动、使毛刷随同毛刷辊一起旋转。
[0012]进一步地，所述电晕电极阵列主要由并联设置的4～5个高压电极组成。
[0013]进一步地，所述挡板远离转轴的一端、沿竖直方向间距设置有多个凹槽，每个所述
凹槽均与上限位块间隙配合，通过上限位块插入不同高低的凹槽，用于调整挡板与水平面夹角α的大小。
[0014]进一步地，所述挡板与水平面夹角α范围为30
°
～60
°
。
[0015]进一步地，所述静电分离机构设置为两组或两组以上，用于逐步去除高温合金粉末中的非金属夹杂。
[0016]进一步地，所述挡板为无磁的不锈钢板，表面光洁度为Ra0.6。
[0017]进一步地，所述装置还包括控制系统，所述控制系统包括PLC、与PLC相连的人机界面、真空系统控制开关、惰性气体系统控制开关、电晕电极阵列控制开关、转轴控制器以及毛刷控制器；所述人机界面用于设置控制系统中相关参数。
[0018]一种去除高温合金粉末中非金属夹杂的方法，基于上述所述的装置，具体包括以下步骤本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种去除高温合金粉末中非金属夹杂的装置，包括静电分离室（2），所述静电分离室（2）顶部下粉口处连接有送粉单元（1），其特征在于，所述静电分离室（2）上端分别开设有抽气口（21）和充气口（22），所述抽气口（21）与真空系统连接，所述充气口（22）与惰性气体系统连接，所述静电分离室（2）内部设置有静电分离机构（23），所述静电分离室（2）下方设有废粉收集罐（24）和合格粉收集罐（25），所述静电分离机构（23）用于分离含有非金属夹杂的粉末，并将分离后的非金属夹杂存储于废粉收集罐（24）中，分离后的金属粉末存储于合格粉收集罐（25）中；所述静电分离机构（23）包括电晕电极阵列（231）、挡板（232）以及毛刷（233），所述挡板（232）位于电晕电极阵列（231）的下方，所述挡板（232）一端与转轴（234）固定连接，所述挡板（232）另一端位于转轴（234）轴心所在水平面的上下位置处、分别设有上限位块（235）和下限位块（236）；所述送粉单元（1）和电晕电极阵列（231）在挡板（232）转动至上限位块（235）时开启，在挡板（232）转动至下限位块（236）时关闭，当挡板（232）转动至上限位块（235）时，挡板（232）的最低处位于合格粉收集罐（25）的上方或者下一组挡板的上方，当挡板（232）转动至下限位块（236）时，挡板（232）的最低处位于废粉收集罐（24）的上方，并通过毛刷（233）将挡板（232）上吸附的非金属夹杂刷落至废粉收集罐（24）中。2.根据权利要求1所述的一种去除高温合金粉末中非金属夹杂的装置，其特征在于，所述静电分离机构（23）还包括导轨（237），所述导轨（237）平行设置在挡板（232）位于下限位块（236）的上方，所述毛刷（233）通过滑块活动安装在导轨（237）上，所述滑块通过移动电机驱动、使毛刷（233）在导轨（237）上往复运动；所述毛刷（233）设置在毛刷辊上，所述毛刷辊通过转动电机驱动、使毛刷（233）随同毛刷辊一起旋转。3.根据权利要求1所述的一种去除高温合金粉末中非金属夹杂的装置，其特征在于，所述电晕电极阵列（231）主要由并联设置的4～5个高压电极组成。4.根据权利要求1所述的一种去除高温合金粉末中非金属夹杂的装置，其特征在于，所述挡板（232）远离转轴（...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋嘉明，罗成，瞿宗宏，陈富璐，吴纪，张妍莉，赖运金，梁书锦，
申请(专利权)人：西安欧中材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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