[實(shí)用新型]一種拉瓦爾管、噴嘴結(jié)構(gòu)及TC4合金粉末的制備裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820037465.8
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN207806635U
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何鵬江
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市萬澤航空科技有限責(zé)任公司;深圳市萬澤中南研究院有限公司
• 主分類號: B22F9/14
• 分類號: B22F9/14
• 代理公司: 深圳市華優(yōu)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44319
• 代理人: 余薇

本實(shí)用新型公開一種拉瓦爾管，包括壓縮段和擴(kuò)張段，所述壓縮段與擴(kuò)張段交界處設(shè)有喉部，所述壓縮段設(shè)有入口，所述擴(kuò)張段設(shè)有出口，所述入口的直徑為18.2mm，所述喉部直徑為2.7mm，所述出口直徑為4.96mm；所述壓縮段長度為42.4mm，所述擴(kuò)張段長度為57.6mm。含有拉瓦爾管的霧化噴嘴可應(yīng)用在低成本的超音速電弧霧化裝置中，使用超音速氬氣對絲狀材料TC4進(jìn)行高效的破碎霧化，實(shí)現(xiàn)低成本的3D打印TC4合金粉末制備，進(jìn)而降低TC4合金制品的成本，推動其在更廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及TC4合金粉末制備技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種拉瓦爾管、噴嘴結(jié)構(gòu)及TC4合金粉末的制備裝置。

背景技術(shù)

TC4(Ti-6Al-4V)材料以其優(yōu)異的力學(xué)性能而廣泛應(yīng)用在航空航天、核能、艦船領(lǐng)域，以及優(yōu)異的生物相容性而應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，TC4材料零部件也越來越多的被增材工藝制造，尤其對于一些特殊領(lǐng)域關(guān)鍵部件的高效低成本制備，以及部分損壞部件的還原修復(fù)，但是TC4合金粉末以及打印制品價(jià)格昂貴限制了其在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

目前，3D打印TC4合金粉末制備工藝有三種，一種為電極感應(yīng)熔化惰性氣體霧化(Electrode Induction Melting Inert GasAtomization,EIGA)，將電極形式的TC4預(yù)合金棒通過緩慢旋轉(zhuǎn)方式送至環(huán)形感應(yīng)線圈中進(jìn)行感應(yīng)熔化，隨后電極熔滴落入氣體霧化噴嘴，借助惰性氣體破碎霧化進(jìn)行粉末制備；另一種為等離子霧化(PlasmaAtomization,PA)，將TC4絲材通過送絲機(jī)構(gòu)以軸向方式送入三個等離子射流的匯聚中心，利用等離子的熱能和動能，加熱熔化絲材、破碎霧化進(jìn)行粉末制備；第三種為等離子旋轉(zhuǎn)電極(PlasmaRotation Electrode Process,PREP)，利用等離子射流的熱能加熱高速旋轉(zhuǎn)的TC4預(yù)合金棒端面，端面材料熔化后形成的液膜在離心力的作用下被甩出該棒材端面，破碎霧化形成粉末。

其中，PREP工藝制備的粉末球形度最好，但粉末粒徑較其它兩種較大，細(xì)粒徑粉末收的率低，不適合鋪粉工藝增材制造(僅適合同軸送粉工藝)；工藝EIGA和PA制備的粉末含有衛(wèi)星球，球形度不如PREP，含氧量也高于PREP，但是該兩種工藝細(xì)粒徑粉末收的率高，適合鋪粉工藝增材制造；三種工藝制備的TC4合金粉末成本較高(合金粉末的價(jià)格大約為絲材的五倍，棒材的十倍)，進(jìn)一步限制了采用3D打印工藝制備TC4零部件的更廣泛應(yīng)用。

因此，如何提供一種低成本的3D打印TC4合金粉末的制備裝置顯得尤為必要。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型提供了一種拉瓦爾管、噴嘴結(jié)構(gòu)及TC4合金粉末的制備裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本的3D打印TC4合金粉末的制備，進(jìn)而降低3D打印TC4合金制品的成本，將會推動其在更廣泛領(lǐng)域應(yīng)用。

本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種拉瓦爾管，包括壓縮段和擴(kuò)張段，所述壓縮段與擴(kuò)張段交界處設(shè)有喉部，所述壓縮段設(shè)有入口，所述擴(kuò)張段設(shè)有出口，所述入口的直徑為18.2mm，所述喉部的直徑為2.7mm，所述出口的直徑為4.96mm；所述壓縮段長度為42.4mm，所述擴(kuò)張段長度為57.6mm。

一種噴嘴結(jié)構(gòu)，包括如上述的一種拉瓦爾管，陰極送絲管和陽極送絲管，所述拉瓦爾管位于所述陰極送絲管和陽極送絲管之間，所述陰極送絲管和陽極送絲管的交匯點(diǎn)與所述拉瓦爾管的出口之間的距離為5-15mm。

優(yōu)選的，所述陰極送絲管和陽極送絲管的夾角為30°-80°，所述陰極送絲管中絲材直徑為2-4mm，所述陽極送絲管中絲材直徑為2-4mm。

一種TC4合金粉末的制備裝置，包括如上述任一所述的一種噴嘴結(jié)構(gòu)和霧化塔，所述噴嘴結(jié)構(gòu)安裝在所述霧化塔上方的入口處，所述拉瓦爾管連接有氬氣源，所述拉瓦爾管與所述氬氣源之間設(shè)有用于處理氬氣的氣體處理裝置，所述制備裝置包括電源，所述電源給陽極送絲管或/和陰極送絲管供電。