一种超音速谐振高温合金陶瓷雾化装置的制作方法

1.本实用新型属于金属复合粉末制备装置领域，特别涉及一种超音速谐振高温合金陶瓷雾化装置。


背景技术：

2.气雾化技术是自19世纪末20世纪初经过不断创新和完善，已成为生产高性能金属及合金粉末的主要生产方法，其主要原理为利用高速气流作用熔融金属液流，使气体动能转化溶体表面能，从而形成细小的液滴并凝固成粉末颗粒，通过收集装置将粉体收集起来。而利用1.4～41mpa的雾化压力下产生速度为2马赫左右的超音速气流，可制备粒度粒度小、表面光滑、卫星球少的金属粉末。因超音速气体对金属液滴产生的能量有限，制备的金属粉体粒径一般普遍达到20微米以上，难以制备超细粉体(数微米)。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种超音速谐振高温合金陶瓷雾化装置，即在原有的超音速气雾化装置基础上，增加一种陶瓷谐振装置，可产生高频振动，可使金属液滴在超音速气流和振荡片双重能量叠加作用下，产生粒径更细、球形度更好的金属粉末。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种超音速谐振高温合金陶瓷雾化装置，包括：反应釜、超音速雾化喷嘴、振荡发生器、振荡片、干燥冷却装置和收集装置；其中所述超音速雾化喷嘴伸入反应釜内，所述振荡片弹性连接在振荡发生器上并伸入反应釜内，振荡片位于喷嘴对面，超音速雾化喷嘴喷出的熔融金属液滴与振荡片接触，在振荡片高频振荡作用下，金属液滴进一步进行分散，形成更为细小的液滴；
5.所述干燥冷却装置设置在超音速雾化喷嘴的下方，对落下的金属液滴进行干燥冷却形成金属粉体；
6.所述收集装置设置在反应釜的底部，对金属粉体进行收集和后续处理。
7.进一步的，超音速雾化喷嘴中心设置有金属导流管道，所述金属导流管道连通熔炼装置将液态金属导入反应釜内部进行雾化反应；金属导流管道出口处设置有上下对称的气体喷嘴，两个气体喷嘴分别通过高压气体通道连接高压气体发生装置。
8.进一步的，气体喷嘴的直径范围为0.1～10mm。
9.进一步的，超音速雾化喷嘴数量为1个或2个，数量为2个时，两个喷嘴上下排列设置在反应釜内。
10.进一步的，振荡片通过弹性连接装置固定在振荡发生器上。
11.进一步的，每个超音速雾化喷嘴对应一个以上的振荡片，所述振荡片为两个以上时，上下串联排列在喷嘴对面。
12.进一步的，振荡片的工作面与水平的夹角为15
°
～75
°
。
13.进一步的，振荡片和振荡发生器整体采用隔热处理。
14.进一步的，振荡片采用陶瓷材料制成。
15.进一步的，振荡发生器能产生可产生1.7～2.5mhz的振荡频率。
16.整个工艺过程为：液态金属通过金属导流管道连续流入管道出口，在气体喷嘴流出的超音速惰性气体的作用下，形成细小液滴，并在惯性作用与陶瓷振荡片接触，在陶瓷振荡片高频振荡作用下，金属液滴进一步进行分散，形成更为细小的液滴，随后逐步冷却后形成金属粉体，通过干燥冷却装置对粉体进行预干燥处理，通过收集装置对粉体进行收集和后续处理。
17.本实用新型的有益效果：(1)金属液滴可在超音速气流和高频振荡片叠加作用下，形成粒度更细的粉体。(2)通过调控振荡片的数量、角度、振荡频率，结合对超音速气流压力的控制和液态金属流速等参数控制，可实现对中位直径为1～20微米不同粒径分布超细粉体的制备。
附图说明
18.图1是实施例1超音速谐振高温合金陶瓷雾化装置的剖视图。
具体实施方式
19.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
20.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
21.本实用新型提供了一种超音速谐振高温合金陶瓷雾化装置，通过超声气流和高频振荡片对金属液滴进行作用，实现超细金属粉体制备的目的。
22.超音速气雾化过程在惰性气体保护氛围的反应釜中进行，所有功能装置与反应釜进行刚性连接，并进行密封处理。
23.装置包括反应釜、超音速雾化喷嘴、振荡发生器、振荡片、干燥冷却装置和收集装置。
24.其中超音速雾化喷嘴均采用耐高温陶瓷材料制备，喷嘴伸入反应釜内，超音速雾化喷嘴的中间设置有金属导流管道，金属导流管道连通熔炼装置将液态金属导入反应釜内部进行雾化反应；金属导流管道出口处设置有上下对称的气体喷嘴，两个气体喷嘴分别通过高压气体通道连接高压气体发生装置。气体喷嘴的直径范围为0.1～10mm。超音速雾化喷嘴数量为1个或2个，数量为2个时，两个喷嘴上下排列设置在反应釜内。
25.振荡片通过弹性连接装置固定在振荡发生器上并伸入反应釜内，振荡片位于喷嘴对面，超音速雾化喷嘴喷出的熔融金属液滴与振荡片接触，在陶瓷振荡片高频振荡作用下，金属液滴进一步进行分散，形成更为细小的液滴。每个超音速雾化喷嘴对应一个以上的振
荡片，振荡片为两个以上时，上下串联排列在喷嘴对面。振荡片的工作面与水平的夹角为15
°
～75
°
。振荡片和振荡发生器整体采用隔热处理。振荡发生器能产生可产生1.7～2.5mhz的振荡频率。
26.干燥冷却装置设置在超音速雾化喷嘴的下方，对落下的金属液滴进行干燥冷却形成金属粉体。金属粉体的粒径范围在1～20微米。
27.收集装置设置在反应釜的底部，对金属粉体进行收集和后续处理。
28.整个工艺过程为：液态金属通过金属导流管道连续流入管道出口，在气体喷嘴流出的超音速惰性气体的作用下，形成细小液滴，并在惯性作用与陶瓷振荡片接触，在陶瓷振荡片高频振荡作用下，金属液滴进一步进行分散，形成更为细小的液滴，随后逐步冷却后形成金属粉体，通过干燥冷却装置对粉体进行预干燥处理，通过收集装置对粉体进行收集和后续处理。
29.实施例1
30.如图1所示的装置包括反应釜1、超音速雾化喷嘴2、振荡发生器3、振荡片4、干燥冷却装置5和收集装置6。
31.其中超音速雾化喷嘴均采用耐高温陶瓷材料制备，喷嘴伸入反应釜内，超音速雾化喷嘴的中间设置有金属导流管道7，金属导流管道连通熔炼装置将液态金属导入反应釜内部进行雾化反应；金属导流管道出口处设置有上下对称的气体喷嘴8，两个气体喷嘴分别通过高压气体通道9连接高压气体发生装置。
32.振荡片通过弹性连接装置10固定在振荡发生器上并伸入反应釜内，振荡片位于喷嘴对面，超音速雾化喷嘴喷出的熔融金属液滴与振荡片接触，在陶瓷振荡片高频振荡作用下，金属液滴进一步进行分散，形成更为细小的液滴。超音速雾化喷嘴对面设置有两个振荡片，振荡片上下串联排列在喷嘴对面。振荡片和振荡发生器整体采用隔热处理。振荡发生器能产生可产生1.7mhz的振荡频率。
33.干燥冷却装置设置在超音速雾化喷嘴的下方，对落下的金属液滴进行干燥冷却形成金属粉体。
34.收集装置设置在反应釜的底部，对金属粉体进行收集和后续处理。
35.整个工艺过程为：1200℃融化态铝镁合金金属通过金属导流管道连续流入管道出口，气雾化装置采用2mm喷嘴，在高压气体通道处流出的10mpa氩气的作用下，形成细小液滴，并在惯性作用与陶瓷振荡片接触，陶瓷振荡装置采用上下对称式单排结构，振荡器频率为1.7mhz。在陶瓷振荡片高频振荡作用下，金属液滴进一步进行分散，形成更为细小的液滴，随后逐步冷却后形成金属粉体，通过干燥冷却装置对粉体进行预干燥处理，通过收集装置对粉体进行收集和后续处理。所获得铝镁合金粉体平均粒度为4.5微米，球形率大于95％。
36.实施例2
37.装置结构同实施例1。
38.整个工艺过程为：1200℃融化态铝镁合金金属通过金属导流管道连续流入管道出口，气雾化装置采用1mm喷嘴，在高压气体通道处流出的10mpa氩气的作用下，形成细小液滴，并在惯性作用与陶瓷振荡片接触，陶瓷振荡装置采用上下对称式单排结构，振荡器频率为2.5mhz。在陶瓷振荡片高频振荡作用下，金属液滴进一步进行分散，形成更为细小的液
滴，随后逐步冷却后形成金属粉体，通过干燥冷却装置对粉体进行预干燥处理，通过收集装置对粉体进行收集和后续处理。所获得铝镁合金粉体平均粒度为1.1微米，球形率大于95％。
39.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。