[发明专利]钛合金熔炼雾化制粉设备及制备工艺

说明书

本发明公开一种钛合金熔炼雾化制粉设备及制备工艺，包括坩埚体（1），所述坩埚体（1）内设有熔炼腔（1.1），所述坩埚体（1）下端设有供熔炼后的钛合金液体流出的浇注孔（1.2），所述坩埚体（1）下部设有加热机构（2），所述加热机构（2）包括加热管（2.1）、副加热线圈（2.2）、水冷罩（2.3），所述加热管（2.1）设在浇注孔（1.2）下部，所述副加热线圈（2.2）套设在加热管（2.1）外，所述水冷罩（2.3）套设在副加热线圈（2.2）外。本发明提供一种坩埚体内凝壳少不易堵塞、钛合金液体从熔炼腔至雾化腔过程中流动性好且不易中止，雾化制粉效率高的钛合金熔炼雾化制粉设备及制备工艺。

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，具体涉及一种钛合金熔炼雾化制粉设备及制备工艺。

背景技术

球形钛及钛合金粉末因其流动性好、气孔夹杂少、杂质含量低等优点， 是高性能粉末冶金钛及钛合金成型制造加工的重要基础原料。广泛用于航空用发动机零部件、汽车用增压TiAl涡轮、医用植入体钛合金产品等，并且以3D 打印技术为代表的新型快速成型装备及工艺技术(激光快速制造、电子束 选区熔化技术)均对球形钛及钛合金粉末的需求成倍增长。

真空感应熔炼气雾化法制备的球形钛及钛合金粉末具有纯度高、成本相对低廉、氧含量低、球形度高、细粉收得率高等优点，是目前制备球形钛及钛合金粉末应用最广泛的技术之一。经熔炼后的钛合金液体通过加热管从熔炼腔导出至雾化腔，导出过程中液体容易在加热管的加热孔内凝固，使得钛合金液体导出至雾化腔的导出量减小甚至造成堵塞加热孔，影响制粉效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种坩埚体内凝壳少不易堵塞、钛合金液体从熔炼腔至雾化腔过程中流动性好且不易中止，雾化制粉效率高的钛合金熔炼雾化制粉设备及制备工艺。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种钛合金熔炼雾化制粉设备，包括坩埚体，所述坩埚体下端设有供熔炼后的钛合金液体流出的浇注孔，所述坩埚体下部设有加热机构，所述加热机构包括加热管、副加热线圈、水冷罩，所述加热管设在浇注孔下部，所述副加热线圈套设在加热管外，所述水冷罩套设在副加热线圈外。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过设置加热机构，即在加热管外设置副加热线圈，以对加热管内的钛合金液体进行加热，避免在加热孔内凝固的同时提高钛合金溶液的温度和流动性；并且，坩埚体的周围由主加热线圈产生电磁线，电磁线通过坩埚体铜瓣的间隙中进入熔炼腔内，以使得钛合金液体朝向坩埚体的轴线挤压，减小钛合金液体与坩埚体的侧壁的接触面积，从而减少坩埚体内的凝壳量，而坩埚体周围由主加热线圈产生的电磁线会对副加热线圈产生干扰，导致副加热线圈加热不稳定，最终影响雾化制粉的生产效率，故在副加热线圈外设置水冷罩，水冷罩可以采用铜材料，以产生屏蔽罩的效果，可以避免电磁线对副加热线圈的加热稳定性产生影响，从而保证钛合金液体在加热管内流动的稳定性，以提高制粉效率，另一方面，水冷罩可以对加热管的温度进行控制，避免其温度过高而烧毁。

作为本发明的一种改进，所述加热管上端设有用于插入浇注孔的凸环，所述凸环的外径与浇注孔的内径一致，所述副加热线圈的端部与凸环相抵，通过所述改进，由于铜的导热性能较好，故通常将坩埚体的材料选用铜以保证坩埚体的加热均匀，而如果将副加热线圈与铜制的坩埚体直接相抵，副加热线圈的热量会导至坩埚体整体，在预加热时，副加热线圈产生的热量会导热至坩埚体整体而无法对产生在坩埚体底部并且覆盖在加热管上部的凝壳进行加热，虽然副加热线圈会对加热管加热，但加热管产生的热量也无法将产生在坩埚体底部并且覆盖在加热管上部的凝壳进行熔化，最终导致加热管无法导通，故在加热管与坩埚体底部的浇筑孔之间设置凸环，凸环的导热系数可以小于坩埚体，而副加热线圈与凸环相抵，在进行预加热时，副加热线圈可以对凸环加热也同时对加热管加热，凸环的温度升高以使得坩埚体底部并且覆盖在加热管上部的凝壳熔化，从而导通加热管。