本发明专利技术公开了一种气雾化制粉装置，其包括：熔炼室、雾化筒、收集罐和真空系统，所述真空系统分别与所述熔炼室和所述雾化筒连接，所述熔炼室设在所述雾化筒上方，所述收集罐设在所述雾化筒下方，所述雾化筒包括雾化口和通氧口，所述雾化口设在所述雾化筒与所述熔炼室的连通处，所述通氧口设置在所述雾化口的下方。通过此装置制得的氧化物弥散强化铁铬铝合金前体粉末，热等静压致密化后得到的合金具备优异的性能。异的性能。异的性能。
【技术实现步骤摘要】
一种气体雾化制备合金粉末的方法及装置
[0001]本专利技术属于氧化物弥散强化合金的制备技术，具体涉及一种气体雾化制备合金粉末的装置，进一步地，还涉及一种气体雾化制备合金粉末的方法，特别地，还涉及一种氧化物弥散强化铁铬铝合金前体粉末。
技术介绍
[0002]目前铁铬铝合金通常采用铸造加变形加工工艺制作，在加热元件，耐热部件等方面有广泛应用。铸造加变形加工工艺制备的铁铬铝合金成本低廉，但在高温下易氧化、高温强度低。而经过氧化物弥散强化的铁铬铝合金(ODS合金)，其高温强度、抗氧化和耐蚀能力均有显著提升。对这种氧化物弥散强化铁铬铝合金进行分析，由于铁铬铝合金粉末自身所携带的氧化物纳米颗粒拥有硬度高，热稳定性好等特性，并且均匀弥散分布在晶粒的边界甚至内部，在高温下起到了阻碍位错和境界的运动，削弱了晶粒长大的作用，从而提高了铁铬铝合金的高温强度、抗氧化和耐蚀能力。目前制备ODS合金的方法主要有：机械合金化、内氧化法、常规粉末混合法等。
[0003]机械合金化是将氧化物粉末和金属粉末在球磨机或研磨机中研磨，将研磨后得到的混合粉末通过热静压等方式制成ODS合金。但机械合金化的工艺过程复杂，耗时长，效率比较低，同时材料的一致性、稳定性也比较难以把控，大批量制备很困难。
[0004]内氧化法是另外一种制备ODS合金的方法，具体方法以Cu
‑
Al体系为例，由于铝相对比较活泼，Cu
‑
Al块体材料在适当控制的气氛下发生选择性氧化，生成氧化铝颗粒，并弥散分布在铜的基体上，起到弥散强化的作用。但是这种方法对于材料体系有较强的局限性，难以推广到较多的材料体系中。
[0005]常规粉末混合法是将氧化物颗粒和材料粉末混合均匀，然后采用压制和烧结的方法制备氧化物弥散强化合金。在理想的状态中，氧化物颗粒均匀分布，存在于晶界和晶粒内部，并且对于晶界的连续性不造成太大的破坏，而晶粒内部的颗粒能与晶格存在比如半共格等位相关系，进而起到弥散强化的作用。但是实际中，这种方法的缺点是氧化物颗粒均匀性存在问题，而且添加的氧化物颗粒难以进入材料晶粒的内部，大部分分布在合金粉末的外缘，进而引起氧化物的团聚偏析，造成晶界的弱化，难以达到很好的性能匹配状态。即使直接采用纳米尺寸的氧化物颗粒和材料粉末进行混合，均匀性依然存在很大的问题，氧化物团聚偏析等问题难以有效克服。CN101956119公开了一种低温燃烧合成法制备弥散强化金属用预合金粉末的方法，但是该方法难以实现大规模工业生产，并且稳定性不高。
[0006]粉末冶金法是目前制备氧化物弥散强化合金的主要方法，其重点在于获得化学成分均匀的合金粉末，并且同时在粉末中引入合适含量的氧，为后续纳米氧化物的生成和弥散分布提供基础。真空气雾化制粉技术是目前最常见的合金粉末制备方法，具备工业化规模生产的能力，但通过真空气雾化制粉技术制得的合金粉末的氧含量不够高，因此，开发新型粉末冶金法，改进粉末冶金法的工艺，进一步提升合金粉末的氧含量，制备出性能更好的氧化物弥散强化合金，是迫切需要解决的问题。
技术实现思路
[0007]本专利技术是基于专利技术人对以下事实和问题的发现和认识做出的：目前通过真空气雾化制粉技术制得的合金粉末的氧含量较低，主要因为在冶炼过程中的温度较高，合金中的Al等元素在高温下与氧反应，生成氧化物，并在冶炼过程中被脱去，起到了脱氧的作用。在随后的雾化过程中，合金粉末表面仅会生成少量的氧化物，由于氧化物的数量不足，且合金粉末在热等静压致密化后容易发生氧化物的聚集，导致弥散效果不佳，因而得到的氧化物弥散强化合金性能不佳。
[0008]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0009]为此，本专利技术实施例提出一种气体雾化制备合金粉末的方法及装置，在雾化过程中，破碎后的合金粉末随高度下降温度逐渐降低，通过在常规气雾化设备上增加通氧口，在合金粉末温度相对较低时通入含氧气体，进行氧化，使合金粉末表面生成不稳定的氧化物，实现对粉末的增氧控氧的目的，使制得的氧化物弥散强化合金中氧化物颗粒分布均匀，且热等静压致密化后得到的合金具备优异的性能。
[0010]根据本专利技术实施例的气雾化制粉装置，其中，包括：熔炼室、雾化筒、收集罐和真空系统，所述真空系统分别与所述熔炼室和所述雾化筒连接，所述熔炼室设在所述雾化筒上方，所述收集罐设在所述雾化筒下方，所述雾化筒包括雾化口和通氧口，所述雾化口设在所述雾化筒与所述熔炼室的连通处，所述通氧口设置在所述雾化口的下方。
[0011]根据本专利技术实施例的气雾化制粉装置带来的优点和技术效果，本专利技术实施例的装置将熔炼室设置在雾化筒的上方，二者之间相通，雾化口设在雾化筒与熔炼室的连通处，将熔炼后的合金送入雾化筒时，液态合金与高压雾化气体相遇，高压雾化气体击打液态合金，起到破碎作用，同时通过热交换，使钢水温度降低，获得固态的粉末。固态粉末在雾化筒内下降的过程中，温度将会继续降低，在雾化筒相对温度较低的区域设置通氧口，向雾化筒内通氧对合金粉末进行氧化，可以形成不稳定的氧化物，有利于氧的后续转移选择性结合形成稳定化合物并弥散分布，进而得到氧化物颗粒均匀、性能优异的合金。
[0012]根据本专利技术实施例的气雾化制粉装置，其中，所述通氧口与所述雾化口的水平高度差L为5.5～6m。
[0013]根据本专利技术实施例的气雾化制粉装置，其中，所述收集罐包括补氧口。
[0014]根据本专利技术实施例的气雾化制粉装置，其中，所述收集罐设有空气保温夹层结构。
[0015]根据本专利技术实施例的气体雾化制备FeCrAl合金粉末的方法，其中，包括如下步骤：
[0016]a、在真空条件下，将合金原料熔炼至液态合金；
[0017]b、通入雾化气体，并在雾化气体下方通入含氧气体，对所述步骤a中的液态合金进行雾化处理和氧化处理，得到FeCrAl合金粉末。
[0018]根据本专利技术实施例的气体雾化制备FeCrAl合金粉末的方法带来的优点和技术效果，与常规雾化制粉技术相比，本专利技术通过在通入雾化气体的下方区域通氧，该区域温度低于雾化温度，可以实现有效控制合金的氧含量，并且合金中氧化物颗粒分布均匀，提高了合金的高温抗拉强度，使制备得到的氧化物弥散强化合金具备优异的性能。本专利技术操作简单，简单可控，易于应用，具有很好的工业前景。
[0019]根据本专利技术实施例的气体雾化制备FeCrAl合金粉末的方法，其中，所述步骤b中，所述含氧气体中氧气的体积百分比为1～10vol％，和/或，所述含氧气体的流量为所述雾化
气体流量的1～20％。
[0020]根据本专利技术实施例的气体雾化制备FeCrAl合金粉末的方法，其中，还包括步骤c，将所述步骤b得到的合金粉末送入收集罐，向所述收集罐中通入含氧气体，得到FeCrAl合金粉末。
[0021]根据本专利技术实施例的气体雾化制备FeCrAl合金粉末的方法，其中，所述通入的含氧气体中氧气的体积百分比为1～10vol％，和/或，所述含氧气体的流量为所述步骤b中的所述通入的含氧气体流量的30本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种气雾化制粉装置，其特征在于，包括：熔炼室、雾化筒、收集罐和真空系统，所述真空系统分别与所述熔炼室和所述雾化筒连接，所述熔炼室设在所述雾化筒上方，所述收集罐设在所述雾化筒下方，所述雾化筒包括雾化口和通氧口，所述雾化口设在所述雾化筒与所述熔炼室的连通处，所述通氧口设置在所述雾化口的下方。2.根据权利要求1所述的气雾化制粉装置，其特征在于，所述通氧口与所述雾化口的水平高度差L为5.5～6m。3.根据权利要求1所述气雾化制粉装置，其特征在于，所述收集罐包括补氧口。4.根据权利要求1所述气雾化制粉装置，其特征在于，所述收集罐设有空气保温夹层结构。5.一种气体雾化制备FeCrAl合金粉末的方法，其特征在于，包括如下步骤：a、在真空条件下，将合金原料熔炼至液态合金；b、通入雾化气体，并在雾化气体下方通入含氧气体，对所述步骤a中的液态合金进行雾化处理和氧化处理，得到FeCrAl合金粉末。6.根据权利要求5所述的气体雾化制备合金粉末的方法，其特征在于，所述步骤b中，所述含氧气体中氧气的体积百分比为1～10vol％，和/...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄赞军，秦巍，车洪艳，王铁军，张立冬，
申请(专利权)人：安泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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