[發明專利]純凈化工藝降低粉末高溫合金氧含量的方法及裝置

有效

• 申請號: 202111053015.0
• 申請日: 2021-09-08
• 公開（公告）號: CN113751706B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 李周;劉楊;許文勇;袁華;張國慶
• 申請（專利權）人: 中國航發北京航空材料研究院
• 主分類號: B07B7/01
• 分類號: B07B7/01;B07B11/02;B22F1/14
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 孟慶浩

本發明屬于粉末處理技術領域，公開了一種純凈化工藝降低粉末高溫合金氧含量的方法及裝置，高溫合金粉末在分離室內受勻速流動的高純氬氣沖擊分散，不同粒徑的粉末顆粒合力矢量不同在氣流作用下發生分離，利用除塵裝置去除細微粉末，將分離后的較粗的粉末收集于粉罐中，由于細微粉末氧含量較高，通過該方法分離粉末可以達到降低氧含量的目的。相比于現有物理篩分和渦輪氣流分級方法，本發明不會引入非粉末顆粒夾雜物并能顯著降低成本。

技術領域

本發明涉及一種純凈化工藝降低粉末高溫合金氧含量的方法及裝置，屬于粉末處理技術領域。

背景技術

粉末冶金高溫合金盤件是推重比8以上先進航空發動機低壓渦輪盤、高壓渦輪盤以及壓氣機盤等核心部件的設計首選，其冶金質量和性能水平對于發動機和飛機的可靠性和安全壽命具有決定性的影響。高溫合金粉末是制備粉末高溫合金盤件的關鍵材料，其氧含量水平對最終盤件力學性能有直接的影響，較高的氧含量水平會惡化盤件力學性能從而在服役過程中導致失效，因此對于制備氧含量較低的高溫合金粉末是目前所需解決的關鍵技術之一。然而由于高溫合金粉末粒度集中在100微米以下，隨著粒度的降低比表面積呈指數性增大，極大的比表面積會導致粉末表面吸附大量的氧以及水合物，從而出現粉末粒度越細氧含量越高的現象。國內外研究機構提出了一系列方法，如真空動態/靜態除氣、還原法、氣流分級法等，其中真空動態/靜態除氣對于固態水合物中的氧元素去除效果不佳，還原法則會引入還原劑對原始粉末造成污染，氣流分級法由于內部使用渦輪，在旋轉軸承處會掉入夾雜物，不滿足粉末冶金高溫合金盤件純凈化要求。

基于此本發明提出了一種利用惰性氣流層流流動去除細微粉末從而達到降低高溫合金粉末氧含量的純凈化處理方法，該方法相比篩分和氣流分級法具有氧含量降低效果好和不引入夾雜物的優點。

發明內容

本發明的目的是：本發明針對現有航空發動機粉末盤用高溫合金粉末氧含量偏高的問題，提出了一種純凈化工藝降低粉末高溫合金氧含量的方法，有助于快速純凈化的去除細微高溫合金粉末，最終達到降低高溫合金粉末氧含量的目的。

為解決此技術問題，本發明的技術方案是：

一方面，提供一種純凈化工藝降低粉末高溫合金氧含量的方法，采用惰性氣體為介質，控制惰性氣體流動為層流狀態，利用高溫合金粉末顆粒合力矢量的不同將細微粉末分離，降低細微粉末占比，從而達到降低高溫合金粉末氧含量的目的，包括以下步驟：

步驟（1）控制惰性氣體為層流狀態輸送；

步驟（2）均勻送粉；

步驟（3）粉末收集。

所述步驟（1）實現過程為：

惰性氣體氣源通過管路與分離室連接；分離室為細長不銹鋼管；

分離室內壁粗糙度不低于Ra3.2μm；

分離室直徑根據粉末原始狀態，利用惰性氣體臨界雷諾數計算公式得到；

粉末原始狀態是指：粉末密度和要分離的臨界粒度尺寸。

另一方面，提供一種純凈化工藝降低粉末高溫合金氧含量的裝置，所述裝置包含：儲粉罐、振動送粉器、分離室、收粉罐、除塵器、惰性氣體氣源；

惰性氣體氣源通過管路與分離室連接，管路設置流量計、球閥和流量調節閥；

振動送粉器連接儲粉罐和分離室，連接管路設置球閥控制輸入振動送粉機構的粉末數量；振動送粉器包含送粉腔和振動器；

分離室豎直安裝，上端接除塵器；下端與收粉罐連接；細微粉末采用除塵器收集；較粗粉末采用收粉罐自由降落收集，通過球閥與分離室連接。

所述惰性氣體為高純凈氬氣；高純凈氬氣純度為99.999%。

分離室材質為不銹鋼316L。