[發明專利]大振幅超聲球形金屬粉末的制備裝置及方法

有效

• 申請號: 201711240113.9
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN107876787B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 張光斌;代志強
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08;B22F1/00
• 代理公司: 西安佩騰特知識產權代理事務所(普通合伙) 61226
• 代理人: 曹宇飛

1.一種大振幅超聲球形金屬粉末的制備裝置，包括罐體(1)，將罐體(1)內腔自上而下分為熔融室(2)和霧化室(3)，熔融室(2)內設置有熔爐(4)，熔爐(4)的金屬液排出管延伸至霧化室(3)內，在霧化室(3)的側壁上開設有連接惰性氣體管道的進氣口和連接抽真空裝置的出氣口，在霧化室(3)的底部設置有粉末出口；其特征在于，在霧化室(3)內設置有支架(9)以及安裝在支架(9)上并與超聲波發生器(8)連接的換能器(7)以及沿換能器(7)的縱振動輸出軸設置的開槽變幅桿(6)、與開槽變幅桿(6)輸出端連接的傘狀工具頭(5)，傘狀工具頭(5)的傘頂與金屬液排出管的出液口正對；

所述開槽變幅桿(6)是由振動輸入段和振動輸出段組合形成階梯型變幅桿結構；所述振動輸入段包括至少1節開槽圓管，開槽圓管是在兩端封閉的空心管管壁上沿周向開設有4條相互平行的螺旋槽；利用螺旋槽與階梯型結構耦合實現開槽變幅桿(6)的機械振動質點位移放大。

2.根據權利要求1所述的大振幅超聲球形金屬粉末的制備裝置，其特征在于，所述開槽圓管的4個螺旋槽的起點在同一圓周上，且在管壁上均勻分布，螺旋槽的起始端和終端距開槽圓管的兩端頭間距相等，螺旋槽的槽寬為1～15mm，螺旋升角為15～70°，螺距為50～200mm。

3.根據權利要求2所述的大振幅超聲球形金屬粉末的制備裝置，其特征在于，所述開槽圓管是1～5節，且沿著振動輸入方向，各節開槽圓管的直徑遞減。

4.根據權利要求3所述的大振幅超聲球形金屬粉末的制備裝置，其特征在于，一節開槽圓管與相鄰一節開槽圓管的直徑差為1～8mm。

5.根據權利要求1所述的大振幅超聲球形金屬粉末的制備裝置，其特征在于，所述開槽變幅桿(6)的振動輸出段和振動輸入段的長度比為1：1～1：5。

6.根據權利要求1～5任一項所述的大振幅超聲球形金屬粉末的制備裝置，其特征在于，所述換能器(7)是由依次設置的前蓋板、壓電晶堆和后蓋板組成；所述壓電晶堆是由多片壓電陶瓷片層疊壓合而成，加電壓1v；壓電晶堆的正負極與超聲波發生器(8)電連接。

7.根據權利要求6所述的大振幅超聲球形金屬粉末的制備裝置，其特征在于，所述傘狀工具頭(5)的傘頂錐角為120～150°。

8.一種大振幅超聲球形金屬粉末的制備方法，其特征在于，利用權利要求1所述的大振幅超聲球形金屬粉末的制備裝置實現，具體由以下步驟組成：

(1)將霧化室(3)抽真空后通入惰性氣體；

(2)利用超聲波發生器(8)驅動換能器(7)工作，激勵換能器(7)產生縱向伸縮振動，縱向伸縮振動作用于開槽變幅桿(6)，通過開槽變幅桿(6)的開槽圓管管壁上沿周向開設的4條相互平行的螺旋槽產生放大作用，輸出振幅較大；

(3)熔爐(4)的金屬熔液流至傘狀工具頭(5)并在傘狀工具頭(5)的傘頂上形成薄液層，薄液層在超聲振動作用下激起表面張力波，當振動面的振幅達到20μm以上時，液滴從波峰上飛出而成金屬霧，在重力作用下沉降在霧化室(3)的底部，收集得到球形金屬粉末。