一种制备钛基粉末装置及制备钛基粉末的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103381484A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103381484103381484A(43)申请公布日2013.11.06(21)申请号201310290541.8(22)申请日2013.07.11(71)申请人中国科学院福建物质结构研究所地址350002福建省福州市杨桥西路155号(72)发明人林锦新卢衍锦黄婷婷吴松全甘艺良崔红生(51)Int.Cl.B22F9/08(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书5页说明书5页附图1页附图1页(54)发明名称一种制备钛基粉末装置及制备钛基粉末的方法(57)摘要本发明公开了一种制备钛基粉末装置及制备钛基粉末的方法。该装置包括真空室、磁悬浮熔炼炉、雾化制粉室、筛分系统；工作时，磁悬浮熔炼炉通以高频交变电流后，线圈周围空间将产生高频交变磁场，高频交变磁场在炉料内产生感应涡流。感应涡流与外界交变磁场相互作用使炉料产生悬浮力，悬浮力与物料的自重平衡使之悬浮，同时涡流回路产生大量的热，使炉料迅速熔化，熔体在强烈的电磁搅拌作用下，除渣、除气、提纯。通过控制磁场，将纯化的熔体降落到气雾化室中，在超音速高压氩气雾化器和冷却装置作用下，熔体被雾化成球形度好、含氧量小于1800ppm、含氮量小于300ppm的球状钛基粉末。CN103381484ACN10384ACN103381484A权利要求书1/1页1.一种制备钛基粉末的装置，其特征在于：包括真空室(2)，设在真空室上方的加料室(1)，设在真空室的观察窗(4)，设在真空室的冷却水进口及电进口(18)，设在加料室两侧的测温热电偶(21)，设在真空室内的磁悬浮熔炼炉(3)，设在磁悬浮熔炼炉与其相连的保温输液管(6)，设在真空室下方与其连为一体的雾化室(8)，设在保温输液管末端两侧的雾化器(6)，设在雾化器下方的一级气体冷却装置(17)，设在一级气体冷却装置下方的二级气体冷却装置(16)，设在雾化室下方的粉末收集室(9)，设在与收粉室相连接的传动粉末输送管(10)及与传动粉末输送管相连接的收粉罐(11)，设在收粉罐上的防静电器(12)，设在与收粉罐相连接的振动筛(13)，设在振动筛上的防静器(14)，设在振动筛下方的活动收粉罐(22)。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置的冷态极限真空小于8×10-6Pa，热态极限真空小于6×10-5Pa。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述磁悬浮熔炼炉熔炼温度在1500℃-2500℃。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的磁悬浮熔炼炉可悬浮炉料重量最大值为50kg。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述雾化室的内层不锈钢表面做有耐高温透明防护及不粘处理复合涂层。6.一种利用权利要求1所述装置制备钛基粉的方法，包括如下步骤：（1）将钛基炉料加入真空自动加料室中；（2）对整套真空磁悬浮熔炼粉装置抽真空，真空度至少达到6×10-4Pa，含氧量小于1ppm；（3）将真空加料室的钛基炉料预热后加入到真空室内的磁悬浮熔炼炉中，在1500℃-2500℃进行磁悬浮熔炼、纯化；（4）步骤（3）获得高纯熔融钛金属液进入雾化室进行雾化成粉末，粉末熔滴在经过两级气体冷却装置后进行冷却成凝固的粉末；（5）粉末落入收粉室后，通过螺旋输送管将粉末输送到收粉罐中，然后落入振动筛进行筛分。2CN103381484A说明书1/5页一种制备钛基粉末装置及制备钛基粉末的方法技术领域[0001]本发明涉及一种粉末制备技术领域，特别是涉及一种真空磁悬浮制备高纯钛基粉末技术。背景技术[0002]众所周知，金属材料特别是带有战略性的高熔点合金材料已成为高附加值和高精尖的军民两用的高科技产品的发展方向，而粉末冶金技术及新新兴的激光3D打印技术是制备是赋予高科技产品行之有效的方法。特别是激光3D打印技术，用该方法可获得成分无偏析、性能稳定、组织均匀的零部件；从经济上看，该方法是一种少切屑或无切屑的工艺。与传统锻材加工技术相比，制备部件基本为近净成形，材料利用率几乎可以达到100％。但是，这些领域对材料的物理、化学性质都有很高的要求。从激光烧结的角度，对粉末提出了如下要求：粒度分布窄；单分散；球形；特殊情形需要高纯粉末；其目的在于使烧结体产品的密度分布均匀，机械性能和其它物理性能空间分布均匀化。因此，原始粉末的纯度、均匀性和粒度、晶粒度对制备细晶全致密的高性能产品起着决定性的作用。[0003]从激光烧结理论上讲，1064nm波长的光纤激光器的理论光斑精度为1.064微米，如果拥有粒径等于或小于1064nm的粉末，完全能够运用3D打印技术生产出精度更高、表面质量更好、力学性能优的产品，将在民用、军用等高端领域取得更多的应用。[0004]钛及钛