[发明专利]大振幅超声球形金属粉末的制备装置及方法

说明书

本发明涉及一种大振幅超声球形金属粉末的制备装置及方法，属于金属粉末加工技术领域，该装置包括罐体，将罐体内腔自上而下分为熔融室和雾化室，在雾化室内设置有支架以及安装在支架上并与超声波发生器连接的换能器以及沿换能器的纵振动输出轴设置的开槽变幅杆、与开槽变幅杆输出端连接的伞状工具头，利用换能器在外加电压的激励下产生微弱的机械振动，开槽变幅杆可以把机械振动的质点位移放大，得到较大振幅，在伞状工具头伞顶形成的金属薄液层在超声振动作用下激起表面张力波，当振动面的振幅较大时，液滴从波峰上飞出而成金属雾，使所制备的金属粉末的粒度较细，球形度较好。

技术领域

本发明属于金属粉末材料的制备技术领域，具体为一种大振幅超声球形金属粉末的制备装置及方法。

背景技术

高性能合金粉末大多具有重要的工程应用前景和大的市场发展潜力，因此近年来在航天航空、电子信息、能源电力、冶金机械等领域的应用愈来愈广。随着现代科学技术的发展，对粉末材料的品种、质量以及成本等方面的要求越来越高，金属粉末的制备朝着高纯、微细、成分和粒度可控以及低成本的方向发展。虽然传统微细粉末的制备方法如高能破碎、水雾化、气雾化和离心雾化等技术已经进入大规模的工业生产阶段，但制备的粉末几何形状和颗粒尺寸等无法满足一些领域对高性能金属粉末的使用要求。超声雾化技术是一种新的金属粉末雾化技术，包括超声气雾化和超声振动雾化。超声气雾化即是利用超声振动能量和气流冲击动能使液流破碎，制粉效率显著提高，但仍需要消耗大量惰性气体且粒度分布范围仍较宽，球形度较差。

发明内容

为了克服现有超声雾化金属粉末加工技术所存在的不足，本发明提供了一种大振幅超声球形金属粉末的制备装置，其所加工的金属粉末粒度较细，球形度较好，而且能耗低，成本较小。

同时本发明还提供了一种用上述大振幅超声球形金属粉末的制备装置实现的球形金属粉末加工方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种大振幅超声球形金属粉末的制备装置，包括罐体(1)，将罐体(1)内腔自上而下分为熔融室(2)和雾化室(3)，熔融室(2)内设置有熔炉(4)，熔炉(4)的金属液排出管延伸至雾化室(3)内，在雾化室(3)的侧壁上开设有连接惰性气体管道的进气口和连接抽真空装置的出气口，在雾化室(3)的底部设置有粉末出口；其特征在于，在雾化室(3)内设置有支架(9)以及安装在支架(9)上并与超声波发生器(8)连接的换能器(7)以及沿换能器(7)的纵振动输出轴设置的开槽变幅杆(6)、与开槽变幅杆(6)输出端连接的伞状工具头(5)，伞状工具头(5)的伞顶与金属液排出管的出液口正对；

所述开槽变幅杆(6)是由振动输入段和振动输出段组合形成阶梯型变幅杆结构；所述振动输入段包括至少1节开槽圆管，开槽圆管是在两端封闭的空心管管壁上沿周向开设有4条相互平行的螺旋槽。

进一步限定，所述开槽圆管的4个螺旋槽的起点在同一圆周上，且在管壁上均匀分布，螺旋槽的起始端和终端距开槽圆管的两端头间距相等，螺旋槽的槽宽为1～15mm，螺旋升角为15～70°，螺距为50～200mm。

进一步限定，所述开槽圆管是1～5节，且沿着振动输入方向，各节开槽圆管的直径递减。

进一步限定，一节开槽圆管与相邻一节开槽圆管的直径差为1～8mm。

进一步限定，所述开槽变幅杆(6)的振动输出段和振动输入段的长度比为1：1～1：5。

进一步限定，所述换能器(7)是由依次设置的前盖板、压电晶堆和后盖板组成；所述压电晶堆是由多片压电陶瓷片层叠压合而成，加电压1v，压电晶堆的正负极与超声波发生器(8)电连接。

进一步限定，所述伞状工具头(5)的伞顶锥角为120～150°。

一种大振幅超声球形金属粉末的制备方法，其由以下步骤组成：

(1)将雾化室(3)抽真空后通入惰性气体；