[發(fā)明專利]一種基于熔體溫度的鈦及鈦合金液體精加工連鎖精密調(diào)控方法

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• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112872361A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設計）人: 李俊;惠龍;薄翠梅
• 申請（專利權）人: 南京工業(yè)大學
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08;C22B9/22
• 代理公司: 北京華際知識產(chǎn)權代理有限公司 11676
• 代理人: 李廳

本發(fā)明公開了一種基于熔體溫度的鈦及鈦合金液體精加工連鎖精密調(diào)控方法，包括以下步驟：A、將鈦放入真空中或者惰性氣體保護氣氛下進行熔煉，前一級熔融狀態(tài)下的鈦液流入水冷銅坩堝內(nèi)，坩堝四周外部裝有冷卻水，及時帶走鈦液的溫度，在坩堝表面形成一層保護殼，鈦液不直接與水冷坩堝接觸；B、在坩堝上部裝安裝等離子槍，利用等離子槍的加熱使得坩堝上層中間那部分的鈦液保持熔融狀態(tài)；C、水冷銅坩堝的出口處設有金屬液體溢出的導流口，流出的金屬液體通過氣霧化噴嘴進入霧化室冷卻得到高質(zhì)量的鈦粉，本發(fā)明采用的控制方法能夠提高鈦粉加工質(zhì)量。

技術領域

本發(fā)明涉及鈦液保溫技術領域，具體為一種基于熔體溫度的鈦及鈦合金液體精加工連鎖精密調(diào)控方法。

背景技術

鈦是灰色的過渡金屬，其特征是重量輕、強度高、有良好的抗腐蝕能力。由于其穩(wěn)定的化學性質(zhì)，良好的耐高溫、耐低溫、抗強酸、抗強堿，以及高強度、低密度，被美譽為“太空金屬”。鈦最常見的化合物是二氧化鈦(俗稱鈦白粉)，其他化合物還包括四氯化鈦及三氯化鈦。鈦是一種高活性金屬，在熔融狀態(tài)下幾乎會與所有已知的耐火材料發(fā)生化學反應生成化合物。因此，需要對熔融后的鈦液進行保溫處理。

目前進行保溫一般采用流體媒介溫度控制器，流體媒介溫度控制器是利用感溫流體熱脹冷縮及液體不可壓縮的原理而實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。當控制溫度升高時感溫液體膨脹產(chǎn)生的推力將熱媒關小，以降低輸出溫度；當控制溫度降低時感溫液體收縮，在復位裝置的作用下將熱媒開大，以提高輸出溫度，從而使被控制的溫度達到和保持在所設定的溫度范圍內(nèi)。該控制方法控制精度低，無法有效的提高后續(xù)鈦粉加工質(zhì)量，因此，有必要進行改進。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于熔體溫度的鈦及鈦合金液體精加工連鎖精密調(diào)控方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種基于熔體溫度的鈦及鈦合金液體精加工連鎖精密調(diào)控方法,包括以下步驟：

A、將鈦放入真空中或者惰性氣體保護氣氛下進行熔煉，前一級熔融狀態(tài)下的鈦液流入水冷銅坩堝內(nèi)，坩堝四周外部裝有冷卻水，及時帶走鈦液的溫度，在坩堝表面形成一層保護殼，鈦液不直接與水冷坩堝接觸；

B、在坩堝上部裝安裝等離子槍，利用等離子槍的加熱使得坩堝上層中間那部分的鈦液保持熔融狀態(tài)；

C、水冷銅坩堝的出口處設有金屬液體溢出的導流口，流出的金屬液體通過氣霧化噴嘴進入霧化室冷卻得到高質(zhì)量的鈦粉。

優(yōu)選的，所述步驟C中金屬液體霧化規(guī)律如下述公式：

式中：μ——金屬熔體的粘度；V——顆粒體積；R，r——分別為球形顆粒和圓柱狀液滴的半徑，r/R＝10；

式中ρ_m——熔體密度；

σ——表面張力；

T₁—一熔體溫度；

C_p——材料熱容；

h_c——傳熱系數(shù)；

ΔH_m——熔解熱；

d_m——顆粒直徑；

T_m——金屬熔點；

T_g——霧化氣體溫度；

τ_sph——液滴的球化時間；

τ_sol——凝固時間。