[發(fā)明專利]一種氣霧化法制備3D打印鈦合金球形粉體的專用霧化器

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810368060.7
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108274013A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發(fā)明（設計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權）人: 安徽哈特三維科技有限公司
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

一種氣霧化法制備3D打印鈦合金球形粉體的專用霧化器，屬于金屬粉末制備與應用技術領域。該專用霧化器的結構包括上蓋、安裝在上蓋中心的導液管護套，導液管護套中空部分為導液管，在上蓋下部為下蓋，下蓋側(cè)面有兩處進氣孔，上蓋和下蓋封閉形成的氣腔，聯(lián)通氣腔、以霧化器主軸線為中心環(huán)形分布在下蓋下部的拉瓦爾（Laval）噴孔及上蓋和下蓋形成的環(huán)縫。本發(fā)明的優(yōu)點是：將噴孔設計成Laval型，出口速度可提高一倍以上。能減少氣流紊流作用，使霧化順利進行，并減少抽吸壓力，使熔體流速變慢，使霧化更充分，與傳統(tǒng)的噴嘴相比，霧化穩(wěn)定，效率提高50%，而且制出的金屬粉末顆粒度、球形度好，且分布窄，流動性好。

技術領域

本發(fā)明屬于金屬粉末制備與應用技術領域，具體涉及一種氣霧化法制備3D打印鈦合金球形粉體的專用霧化器。

背景技術

鈦及鈦合金具有強度高、密度小、彈性模量低、熱膨脹系數(shù)低、無磁性、熱導率低、低溫性能良好、耐腐燭和對環(huán)境無污染等一系列優(yōu)點，廣泛應用于航空航天、艦艇船舶、石油化工等領域。

鈦合金3D打印技術（增材制造）成型是利用高能束激光或電子束熔化鈦合金金屬球形粉末直接制造出實體零件。3D打印能夠顯著地縮短復雜結構零件的制造周期，已經(jīng)在航空航天等領域顯現(xiàn)了良好的應用前景。在應用3D打印技術生產(chǎn)產(chǎn)品過程中，金屬粉末的制備是最關鍵的環(huán)節(jié)。

氣霧化法制備3D打印專用金屬粉體是最常用的制備方法，而霧化器是氣體霧化制備方法的核心。霧化器也稱噴嘴，是使霧化介質(zhì)獲得高能量、高速度的器件，也是對霧化效率的高低和霧化過程的穩(wěn)定性起重要作用的關鍵部件。高壓氣體經(jīng)霧化器后轉(zhuǎn)換成高速氣流，高速氣流沖擊低速的金屬或合金液流柱，使之霧化，并且要求霧化成的液滴形狀規(guī)則、尺寸細小及分布集中，因此設計結構合理的霧化器是獲得好的霧化效果的前提。霧化器決定了霧化效率和粉末性能，目前實際應用的霧化器在型式和結構方面多種多樣，通常根據(jù)熔融金屬的溫度和生產(chǎn)粉末的要求選擇適當?shù)撵F化器型式。

中國專利（CN102489711A，公開日20120613）公開了一種制備微細金屬粉末的氣體霧化噴嘴，該噴嘴有拉瓦爾噴嘴所述的典型的“收斂-擴張”的基本特征，但是與一種金屬液流易流出的微細金屬粉末霧化器類似，氣體臨時存儲腔室過小，環(huán)縫噴出的氣流可能會有紊流，噴嘴在工作過程中存在堵塞的風險。中國專利（CN104858442A，公開日20150826）公開了一種氣體霧化法制備金屬粉末的防堵塞噴嘴裝置，在導流管和噴嘴環(huán)縫之間設置了導氣縫，導流管內(nèi)設置了陶瓷管，使得金屬熔液在導流管內(nèi)陶瓷管出口剛出現(xiàn)很小的結瘤時，就被向下的沖擊力吹掉。這種設計比較適合不銹鋼、高溫合金等金屬的氣霧化制粉。由于鈦合金非常容易與陶瓷管進行反應，從而影響粉末的純凈度，所以不適合鈦合金氣霧化制粉。傳統(tǒng)霧化器的導液管堵塞時經(jīng)常需要拆卸霧化器，這有可能引起霧化器與氣流間的同心度發(fā)生偏差，從而引起導液管與氣流間的同心度發(fā)生偏差，霧化時將加大霧化液滴的不均勻度，降低霧化效果，嚴重時會產(chǎn)生局部粘壁現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有霧化器存在存儲腔室過小、可能出現(xiàn)紊流的問題，提供一種氣霧化法制備3D打印鈦合金球形粉體的專用霧化器，其結構簡單、氣流出口處為laval 型噴口和環(huán)縫雙重設計，帶有導液管護套，不易堵塞，方便拆卸，制備出的球形金屬粉末流動性好、粒度分布范圍合適。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案如下：

一種氣霧化法制備3D打印鈦合金球形粉體的專用霧化器，所述的專用霧化器包括上蓋、導液管護套、導液通道、下蓋、多個進氣孔、氣腔、Laval噴孔、環(huán)縫。

所述的上蓋中部設有臺肩通孔，所述的導液管護套安裝在上蓋的臺肩通孔內(nèi)，導液管護套的中空部分為導液通道，上蓋下部設置在下蓋上部的中心孔內(nèi)，上蓋與下蓋連接，下蓋側(cè)面設有多個進氣孔，上蓋和下蓋封閉形成氣腔，所述的多個Laval噴孔設置在下蓋下部設有的臺肩孔的臺肩端面上，多個Laval噴孔與氣腔連通，導液通道與下蓋的臺肩孔相通，上蓋下部與下蓋中心孔之間形成環(huán)縫。