[發明專利]一種高速固相顆粒噴射成形的方法與裝置

有效

• 申請號: 201210320743.8
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號: CN102814497A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 吳成義;郭志猛;羅驥;曾鮮;曹慧欽;楊劍;張穩穩;屈彥杰
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B22F3/115
• 分類號: B22F3/115
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

1.一種高速固相顆粒噴射成型裝置，其特征在于，所述高速固相顆粒噴射成型裝置利用高速固相粒子對金屬液進行噴射沉積，包括高速固相粒子發生設備和用于盛放金屬液的感應熔煉爐（7），所述高速固相粒子發生設備包括聚焦型的噴嘴（6）和管體，所述管體包括料管（3），位于所述料管（3）前部的錐形管（4），以及位于所述料管（3）尾部的封閉的氣體換向室（2）；所述料管（3）上部安裝有輸入固態粉末的粉料倉（8）；所述氣體換向室（2）上方安裝有一引入高壓氣體的高壓氣引入管（9）；所述管體內部軸向插入一不銹鋼氣管（10），所述不銹鋼氣管（10）前端位于所述錐形管（4）內部，后端與電動機（1）相連，位于所述料管（3）內的所述不銹鋼氣管（10）外表面安裝有推送固態粉末的螺旋形推料葉片，位于所述氣體換向室（2）內的所述不銹鋼氣管（10）表面開有透氣小孔；

所述噴嘴（6）位于感應熔煉爐（7）之下，具有一上下貫通的內孔，所述噴嘴（6）內部有一與所述內孔同軸的環狀柱體均壓室（15），所述錐形管（4）尖端連接有粒子流導管（11），所述粒子流導管（11）從噴嘴側面插入到所述均壓室（15）；

所述感應熔煉爐（7）底部安裝有金屬液輸送導管（17）；

所述金屬液輸送導管（17）下端從所述噴嘴（6）的內孔穿出。

2.如權利要求1所述的高速固相顆粒噴射成型裝置制備，其特征在于，所述高壓氣引入管（9）引入的所述高壓氣體是惰性氣體。

3.如權利要求1所述的高速固相顆粒噴射成型裝置制備，其特征在于，?

所述噴嘴（6）的噴口是與所述內孔同軸且上下貫通的錐形環狀縫，所述噴口的環狀入口位于均壓室下表面，環狀出口位于所述噴嘴（6）下表面，所述環狀出口內外半徑分別小于環狀入口內外半徑。

4.利用如權利要求1-3任一項所述的高速固相顆粒噴射成型裝置制備的噴射沉積合金，其特征在于，所述金屬液是單質金屬液或合金液，所述高速固相粒子為碳化物、氧化物、氮化物、金剛石粒子、復合陶瓷顆粒或與所述單質金屬液或合金液相同成分的固態粒子。

5.如權利要求4所述的利用高速固相顆粒噴射成型裝置制備的噴射沉積合金，其特征在于，所述碳化物是WC、TiC、VC、SiC、TaC、NbC、BC、HfC、CrC其中的任一種，或是WC-TiC固溶體粉末；所述氧化物是Al₂O₃、SiO₂、MgO、Y₂O₃、CrO₂、Nb₂O₃、HfO₂其中的任一種；所述氮化物是SiN、BN、TiN其中的任一種。

6.一種利用如權利要求1-3任一項所述的高速固相顆粒噴射成型裝置的噴射成型方法，其特征在于，所述噴射成型方法包括以下步驟：

步驟1、電動機（1）帶動不銹鋼氣管（10）軸向旋轉；

步驟2、從粉料倉（8）向料管（3）加入固態粉末，所述固態粉末通過所述不銹鋼氣管（10）表面安裝的螺旋形推料葉片推向錐形管（4）中；

步驟3、從高壓氣引入管（9）引入到氣體換向室（2）內的高壓氣體通過所述不銹鋼氣管（10）表面的小孔進入不銹鋼氣管（10）內部，并從不銹鋼氣管（10）前端噴射出去，噴射出去的高壓氣體在錐形管（4）處形成負壓場，將所述錐形管（4）中的所述固態粉末加速，并獲得高速固相粒子流；

步驟4、所述高速固相粒子流通過粒子流導管（11）進入均壓室（15），經均壓后，通過聚焦型的噴嘴（6）向下噴出，噴出的高速固相粒子匯集于匯聚焦點F，金屬液輸送導管（10）底部出口位置H位于匯聚焦點F上方。

7.如權利要求6所述的噴射成型方法，其特征在于：所述匯聚焦點F的匯聚角度α范圍是25～40°。