【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属粉末的制备领域，并且特别是涉及一种提高气雾化制备电子束成型用tial合金粉末收率的方法。
技术介绍
1、tial基合金作为一种新型轻质耐高温结构材料，具有密度低，比强度和比刚度高，高温抗氧化和抗蠕变性能优异等优点，其使用温度可达700-900℃，且密度仅为镍基高温合金的一半，是650-850℃区间唯一可以替代高温合金的轻质耐热结构材料，利用钛铝合金制造航空航天发动机、超高速飞行器、火箭推进系统等高温结构材料关键部件，可显著提高航空发动机推重比和燃油效率。
2、tial基合金室温和高温塑性较差，断后伸长率仅为0.5％～3％，机械加工难度大，这成为限制该合金工业化应用的主要瓶颈，金属增材制造技术适用于各种难熔、高强度金属材料及复杂构件的直接成型制造，其中电子束选区融化成型可预热温度至1000℃以上，有效降低快速熔化、凝固过程中的温度梯度，同时利用电子束快速扫描预热提高温度场分布均匀性，并进行随形热处理，进行残余应力原位释放，有效解决tial合成形过程中的变形开裂问题；且在真空环境下成形，可有效控制tial合金氧、氮等间隙元素增量，防止零件性能恶化；另外电子束能量密度高，使高熔点tial合金粉末充分熔化，实现致密化，成形效率高，可有效解决传统铸造钛铝材料结晶组织粗大，内部易形成疏松和成分偏析的弊端。
3、电子束成型用粉末粒度区间为45-150μm，激光成型用粉末粒度区间为15-53μm，目前气雾化制粉的喷盘结构及工艺参数都是为了提高15-53μm激光成型用粉末收率，造成气雾化制备45-150μ
4、因此，开展一种提高气雾化制备电子束成型用tial合金粉末收率的方法是十分有必要的。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种提高气雾化制备电子束成型用tial合金粉末收率的方法，从而可以有效解决上述现有技术中的问题。
2、为了解决上述技术问题或实现上述目的，本专利技术采用以下具体技术方案：
3、根据本专利技术的一方面，提供一种提高气雾化制备电子束成型用tial合金粉末收率的方法，包括以下步骤：
4、1)合金棒加工及挂料：将tial合金棒进行加工并固定在加料机构上，并将制粉设备抽真空并充入惰性气体，然后将加工和固定的tial合金棒作为感应电极并使tial合金棒向下进入到制粉设备的熔炼室中的锥形线圈；
5、2)熔炼：在tial合金棒下降过程中使tial合金棒的尖端在锥形线圈中受到感应加热作用而熔化形成熔滴，然后在制粉设备的熔炼室和雾化室的压力及重力作用下使熔滴直接流入锥形线圈下方的气雾化喷盘；
6、3)雾化：使中压气体通过气雾化喷盘加速后将大熔滴破碎成小熔滴，然后小熔滴在飞行过程中通过自身表面张力球化凝固成金属粉末，启动与气雾化喷盘相连接的真空负压送粉泵，并且在真空负压送粉泵的抽力作用下使金属粉末随气流进入旋风分离器并进入收粉罐；
7、4)筛分：采用共振筛、超声波振动筛和超细筛分仪对收粉罐中的金属粉末进行筛分，得到粒度为45-150μm的tial合金粉末。
8、在本专利技术的一个实施例中，在步骤1)中，tial合金棒的棒头处加工有一圈凹槽，凹槽距离tial合金棒的棒头出2-3mm，凹槽的宽度为4-5mm，凹槽的深度为2.5-3.5mm，并且tial合金棒通过抓钩固定在加料机构上，所述抓钩连接有直线电机，在进行加工时，可以用于通过抓钩控制tial合金棒的高度。
9、在本专利技术的一个实施例中，在步骤1)中，tial合金棒的下降速度为0.7-0.9mm/s，tial合金棒下降时的转速为0，熔炼室的熔炼电源功率为20-25kw，熔炼室的频率为28-32khz，锥形线圈采用铜线圈。
10、在本专利技术的一个实施例中，在步骤2)中，气雾化喷盘配备有铜导管，所述铜导管上设置有喷嘴，铜导管伸出的长度为0.6-1.0mm，铜导管的喷嘴角度为16-18°，铜导管的环峰宽度为1.4-1.6mm。
11、在本专利技术的一个实施例中，在步骤2)中，熔炼室的压力为83-95kpa，雾化室的压力为80-92kpa。
12、在本专利技术的一个实施例中，在步骤2)中，tial合金棒融化后的熔体质量流率为5.0-8.0g/s。
13、在本专利技术的一个实施例中，在步骤3)中，中压气体为惰性气体，中压气体通过喷盘加速后形成雾化气体，雾化气体的压力为2.5-2.7mpa，雾化气体的流量为400-500m3/h。
14、在本专利技术的一个实施例中，在步骤3)中，真空负压送粉泵的真空度为10-30pa。
15、在本专利技术的一个实施例中，在步骤4)中，共振筛、超声波振动筛和超细筛分仪为上中下设置，共振筛位于上层，超声波振动筛位于中层，超细筛分仪位于下层，并且上层的共振筛的出料口对接中层的超声波振动筛，中层的超声波振动筛的出料口对接下层的超细筛分仪的入料口。
16、在本专利技术的一个实施例中，在步骤4)中，制备得到的粒度为45-150μm的tial合金粉末收率在60％以上，球形度为0.92-0.94，空心率为0.1％-0.21％。
17、通过采用上述技术方案，本专利技术相比于现有技术具有如下优点：
18、(1)本专利技术可以提高原料的利用率，并且tial合金脆性，不能加工螺纹孔连接固定加料机构，普通锁紧装置存在尾棒长的问题，本专利技术通过在距离tial合金棒平头附近加工一道凹槽，tial合金棒通过抓钩固定在加料机构，可以避免使用普通夹具加工时出现合金棒开裂、棒尾长的问题。
19、(2)本专利技术通过控制加热功率、控制下降速度、控制合金熔体质量流率，控制气体压力、控制喷盘环峰宽度、控制气体质量流率以及控制气液比，可以提高金属粉末中粒度为45-150μm粉末的比例。
20、(3)本专利技术中采用负压雾化控制粉末空心率，雾化室压力低于常压，同时通过控制熔炼室和雾化室的压力，保证熔滴正常下落不会出现反吹的现象，使得粒度为45-150μm粉末的空心率提高低至0.1％。
21、(4)在筛分时，一般筛分为一台筛机，上层为100目，下层为325目筛网，筛分精度较差，本方专利技术中采用三台振动筛，上层为共振筛，中层为超声波振动筛，下层为超细筛分仪，三个振动筛的出料口与入料口相对应。
22、(5)本专利技术制备的粒度为45-150μm的tial合金粉末在收率、球形度、粒度分布、空心率等方面具有显著优势。
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1.一种提高气雾化制备电子束成型用TiAl合金粉末收率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的提高气雾化制备电子束成型用TiAl合金粉末收率的方法，其特征在于，在步骤1)中，TiAl合金棒的棒头处加工有一圈凹槽，凹槽距离TiAl合金棒的棒头出2-3mm，凹槽的宽度为4-5mm，凹槽的深度为2.5-3.5mm，并且TiAl合金棒通过抓钩固定在加料机构上，所述抓钩连接有直线电机，在进行加工时用于通过抓钩控制TiAl合金棒的高度。
3.根据权利要求1所述的提高气雾化制备电子束成型用TiAl合金粉末收率的方法，其特征在于，在步骤1)中，TiAl合金棒的下降速度为0.7-0.9mm/s，TiAl合金棒下降时的转速为0，所述熔炼室的熔炼电源功率为20-25kW，所述熔炼室的频率为28-32kHz，所述锥形线圈采用铜线圈。
4.根据权利要求1所述的提高气雾化制备电子束成型用TiAl合金粉末收率的方法，其特征在于，在步骤2)中，所述气雾化喷盘配备有铜导管，所述铜导管上设置有喷嘴，所述铜导管伸出的长度为0.6-1.0mm，所述铜导管的喷嘴角度
5.根据权利要求1所述的提高气雾化制备电子束成型用TiAl合金粉末收率的方法，其特征在于，在步骤2)中，所述熔炼室的压力为83-95KPa，所述雾化室的压力为80-92KPa。
6.根据权利要求1所述的提高气雾化制备电子束成型用TiAl合金粉末收率的方法，其特征在于，在步骤2)中，TiAl合金棒融化后的熔体质量流率为5.0-8.0g/s。
7.根据权利要求1所述的提高气雾化制备电子束成型用TiAl合金粉末收率的方法，其特征在于，在步骤3)中，所述中压气体为惰性气体，所述中压气体通过气雾化喷盘加速后形成雾化气体，所述雾化气体的压力为2.5-2.7Mpa，所述雾化气体的流量为400-500m3/h。
8.根据权利要求1所述的提高气雾化制备电子束成型用TiAl合金粉末收率的方法，其特征在于，在步骤3)中，真空负压送粉泵的真空度为10-30pa。
9.根据权利要求1所述的提高气雾化制备电子束成型用TiAl合金粉末收率的方法，其特征在于，在步骤4)中，所述共振筛、所述超声波振动筛和所述超细筛分仪为上中下设置，所述共振筛位于上层，所述超声波振动筛位于中层，所述超细筛分仪位于下层，并且上层的共振筛的出料口对接中层的超声波振动筛，中层的超声波振动筛的出料口对接下层的超细筛分仪的入料口。
10.根据权利要求1所述的提高气雾化制备电子束成型用TiAl合金粉末收率的方法，其特征在于，在步骤4)中，制备得到的粒度为45-150μm的TiAl合金粉末收率在60％以上，球形度为0.92-0.94，空心率为0.1％-0.21％。
...【技术特征摘要】
1.一种提高气雾化制备电子束成型用tial合金粉末收率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的提高气雾化制备电子束成型用tial合金粉末收率的方法，其特征在于，在步骤1)中，tial合金棒的棒头处加工有一圈凹槽，凹槽距离tial合金棒的棒头出2-3mm，凹槽的宽度为4-5mm，凹槽的深度为2.5-3.5mm，并且tial合金棒通过抓钩固定在加料机构上，所述抓钩连接有直线电机，在进行加工时用于通过抓钩控制tial合金棒的高度。
3.根据权利要求1所述的提高气雾化制备电子束成型用tial合金粉末收率的方法，其特征在于，在步骤1)中，tial合金棒的下降速度为0.7-0.9mm/s，tial合金棒下降时的转速为0，所述熔炼室的熔炼电源功率为20-25kw，所述熔炼室的频率为28-32khz，所述锥形线圈采用铜线圈。
4.根据权利要求1所述的提高气雾化制备电子束成型用tial合金粉末收率的方法，其特征在于，在步骤2)中，所述气雾化喷盘配备有铜导管，所述铜导管上设置有喷嘴，所述铜导管伸出的长度为0.6-1.0mm，所述铜导管的喷嘴角度为16-18°，所述铜导管的环峰宽度为1.4-1.6mm。
5.根据权利要求1所述的提高气雾化制备电子束成型用tial合金粉末收率的方法，其特征在于，在步骤2)中，所述熔炼室的压力为83-95kpa，所述雾化室的压力为...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢波，赵三超，刘芯宇，刘永胜，
申请(专利权)人：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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