[發明專利]一種納米陶瓷增強型鈦合金粉末的制備系統及方法

有效

• 申請號: 201710696335.5
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN107414091B
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 張愛平;陳仕奇;王惠斌;張越;穆守業;張超;孔秀云;劉紅虎
• 申請（專利權）人: 哈爾濱三地增材制造有限公司
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08
• 代理公司: 11337 北京市盛峰律師事務所
• 代理人: 席小東<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明提供一種納米陶瓷增強型鈦合金粉末的制備系統及方法，方法包括：攜帶有納米陶瓷粉末的高壓氬氣經過氬氣霧化通道匯集到環形輸氣管的噴射孔，并向下噴出而形成攜帶有納米陶瓷粉末的氣幕，并連續匯集到錐頂的位置，與鈦合金棒材滴落的液體進行碰撞，使鈦合金液滴在錐頂的位置被打散而形成鈦合金球形細粉；同時，高壓氣體中均勻分散的納米陶瓷粉末被打入鈦合金球形細粉中，并均勻分散到打散后形成的鈦合金球形細粉中，最終形成均勻分布有納米陶瓷粉末的鈦合金球形細粉。優點為：本發明可制備得到納米陶瓷顆粒深入到鈦合金粉體內部的增強型鈦合金粉末，并且，細粉收得率較高，從而滿足特定領域的需求。

技術領域

本發明屬于高活性金屬粉末制備技術領域，具體涉及一種納米陶瓷增強型鈦合金粉末的制備系統及方法。

背景技術

鈦元素在全球的分布比較廣泛，其含量超過地殼質量的0.4％，全球探明儲量約34億噸，在所有元素中含量居第10位，前10位元素的排序為：氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂、氫、鈦。鈦比鋼密度小40％，而鈦的強度和鋼的強度相當，這可以提高結構效率。同時，鈦的耐熱性、耐蝕性、彈性、抗彈性和成形加工性良好。鈦合金從出現起就應用于航空工業。航天飛機是主要的、應用范圍廣的航空器。鈦是飛機的主要結構材料，也是航空發動機風扇、壓氣機輪盤和葉片等重要構件的首選材料，被譽為“太空金屬”。飛機越先進，鈦用量越多，如美國F22第四代機用鈦含量為41％(質量分數)，其F119發動機用鈦含量為39％，是目前用鈦含量高的飛機。鈦合金研究起源于航空，航空工業的發展也促進了鈦合金的發展。航空用鈦合金的研究一直是鈦合金領域中重要、活躍的一個分支。在航空航天領域，有許多鈦合金零部件都具有復雜結構特性，多采用粉末冶金以及3D打印等方法制造。因此，鈦合金需要預先制備成粉末形態，才能在上述領域使用。鈦合金在高溫氣氛下有很高的活性，并且在熔融狀態下與多種元素發生反應，導致鈦合金粉末的制備與常規金屬粉末的制備方法不同。

目前，制備鈦合金粉末的裝備有旋轉電極法和氣體霧化法。旋轉電極法適合生產粒度為75～150μm之間的粉末，由于鈦合金電極棒材在高速旋轉狀態下的不穩定性，目前無法通過提高轉速而生產粒度小于50μm的粉末；而氣體霧化法制備的粉末粒度可以在0～150μm之間調節，尤其生產粒度小于50μm的粉末具有優勢，是目前鈦合金細粉唯一生產方法。該方法已在歐洲(如德國)和北美洲(如加拿大)國家制成專用設備進行生產。

在氣霧化制備鈦合金粉末領域，目前采用的主要方式為：在鈦合金棒的底部設置熔化加熱線圈，通過熔化加熱線圈直接加熱鈦合金棒的底端，直到鈦合金棒熔化成液態滴落。滴落的鈦合金液滴再經霧化，形成粉末。目前，此類裝備只能制造單一成分的鈦合金粉末，而且細粉收得率比較低。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明提供一種納米陶瓷增強型鈦合金粉末的制備系統及方法，可有效解決上述問題。

本發明采用的技術方案如下：

本發明提供一種納米陶瓷增強型鈦合金粉末的制備系統，包括：氬氣霧化設備、納米陶瓷粉末輸送裝置、氬氣霧化通道和高頻感應線圈；

所述氬氣霧化設備包括環形輸氣管(1)，所述環形輸氣管(1)的表面均勻排列若干個噴射孔(2)，各個所述噴射孔(2)的出氣方向為斜向下方向，并且，各個所述噴射孔(2)的出氣方向匯聚到一個錐頂(3)的位置；所述環形輸氣管(1)還具有進氣孔，所述進氣孔與所述氬氣霧化通道相連；所述氬氣霧化通道與所述納米陶瓷粉末輸送裝置相連；所述高頻感應線圈位于所述環形輸氣管(1)的正下方，并且，所述高頻感應線圈的中心的延長線與所述錐頂(3)相交。

本發明提供一種基于上述的納米陶瓷增強型鈦合金粉末的制備系統的納米陶瓷增強型鈦合金粉末的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，將預制備好的納米陶瓷粉末裝入納米陶瓷粉末輸送裝置中；將鈦合金棒材固定安裝于高頻感應線圈的中心位置，使鈦合金棒材的軸向延長線通過錐頂(3)的位置；