【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及金屬增材制造，具體而言，涉及一種納米顆粒增強(qiáng)復(fù)合金屬粉末氣霧化設(shè)備和霧化噴盤。
技術(shù)介紹
1、納米顆粒增強(qiáng)復(fù)合金屬粉末在增材制造領(lǐng)域，特別是激光選區(qū)熔化（slm）技術(shù)中，具有顯著的優(yōu)勢(shì)。納米顆粒的加入能夠細(xì)化金屬基材的晶粒，消除顯微組織的擇優(yōu)取向，并促進(jìn)再結(jié)晶進(jìn)程，最終提升slm打印件的性能。
2、然而，傳統(tǒng)的霧化工藝在制備納米顆粒增強(qiáng)復(fù)合金屬粉末時(shí)面臨諸多挑戰(zhàn)。由于納米顆粒易于團(tuán)聚，且與金屬基材的密度差異較大，導(dǎo)致復(fù)合粉末中納米顆粒分布不均勻，影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。
3、此外，將納米顆粒與金屬基材粉末混合的后處理工藝也存在諸多問題。這種方法容易引入雜質(zhì)，導(dǎo)致金屬基材粉末氧化，并且難以保證納米顆粒的均勻分散，甚至?xí)档蛷?fù)合粉末的球形度，不利于后續(xù)的加工成型。
4、為了克服這些問題，需要開發(fā)一種能夠在一次性霧化制備過程中實(shí)現(xiàn)納米顆粒均勻分布的技術(shù)方案。現(xiàn)有技術(shù)中，一次性制備納米顆粒增強(qiáng)復(fù)合金屬粉末難以解決納米顆粒團(tuán)聚和分布不均的問題，而后處理工藝又存在引入雜質(zhì)、氧化、分散性差等缺陷，因此亟需一種新的霧化噴盤結(jié)構(gòu)和氣霧化設(shè)備來解決這些問題。針對(duì)上述問題，現(xiàn)有技術(shù)亟需改進(jìn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)的目的在于提供一種納米顆粒增強(qiáng)復(fù)合金屬粉末氣霧化設(shè)備和霧化噴盤，能夠在一次性霧化制備過程中實(shí)現(xiàn)納米顆粒均勻分布。
2、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N霧化噴盤，包括噴盤基體，所述噴盤基體的中心處開設(shè)有通過孔，所述通過孔用于供金屬熔體通過；所述噴
3、利用第一噴嘴噴射混合氣體，對(duì)金屬熔體進(jìn)行破碎的同時(shí)，使金屬熔體與納米顆粒混合，從而形成納米顆粒復(fù)合金屬液團(tuán)，其中，通過在第一噴嘴的流道內(nèi)設(shè)置破碎結(jié)構(gòu)以對(duì)混合氣體中的納米顆粒團(tuán)聚體進(jìn)行破碎和對(duì)混合氣體進(jìn)行進(jìn)一步摻混，可以提高納米顆粒在混合氣體中的分布均勻性，進(jìn)而提高納米顆粒復(fù)合金屬液團(tuán)中的納米顆粒分布均勻性；最終利用第二噴嘴噴射霧化氣體對(duì)納米顆粒復(fù)合金屬液團(tuán)進(jìn)行進(jìn)一步破碎霧化，得到滿足尺寸要求的納米顆粒增強(qiáng)復(fù)合金屬粉末；因此，能夠在一次性霧化制備過程中實(shí)現(xiàn)納米顆粒均勻分布。
4、可選地，所述破碎結(jié)構(gòu)包括多個(gè)沿氣流流動(dòng)方向排布的篩網(wǎng)，相鄰的篩網(wǎng)的網(wǎng)格線之間相互錯(cuò)位。
5、優(yōu)選地，所述篩網(wǎng)包括多個(gè)橫向網(wǎng)格線和多個(gè)縱向網(wǎng)格線，多個(gè)所述橫向網(wǎng)格線和多個(gè)所述縱向網(wǎng)格線相互垂直交叉形成多個(gè)矩形網(wǎng)孔，各所述篩網(wǎng)的所述橫向網(wǎng)格線之間平行，各所述篩網(wǎng)的所述縱向網(wǎng)格線之間平行；任意相鄰的所述篩網(wǎng)的所述橫向網(wǎng)格線之間均沿縱向錯(cuò)位且錯(cuò)位距離為所述矩形網(wǎng)孔的縱向尺寸的一半；任意相鄰的所述篩網(wǎng)的所述縱向網(wǎng)格線之間均沿橫向錯(cuò)位且錯(cuò)位距離為所述矩形網(wǎng)孔的橫向尺寸的一半。
6、優(yōu)選地，任意相鄰的所述篩網(wǎng)的所述橫向網(wǎng)格線之間沿縱向錯(cuò)位的錯(cuò)位距離不大于0.5mm；任意相鄰的所述篩網(wǎng)的所述縱向網(wǎng)格線之間沿橫向錯(cuò)位的錯(cuò)位距離不大于0.5mm。
7、可選地，所述破碎結(jié)構(gòu)包括內(nèi)部具有多個(gè)不規(guī)則微流道的破碎體，所述微流道連通所述破碎體的上下游端面。
8、優(yōu)選地，所述微流道的任意橫截面的最小外接圓的直徑均不大于0.5mm。
9、可選地，所述破碎結(jié)構(gòu)包括上基體、下基體、多個(gè)設(shè)置在所述上基體下表面的上肋針和多個(gè)設(shè)置在所述下基體上表面的下肋針，所述上基體和所述下基體分別設(shè)置在所述第一噴嘴的流道的上下壁上，且所述上肋針和所述下肋針相互錯(cuò)位。
10、優(yōu)選地，所述上肋針和所述下肋針的長(zhǎng)度均為自身所處的流道局部位置處的流道高度的1/2-3/4。
11、優(yōu)選地，所述第一噴嘴的流道包括沿氣流方向依次排布的入口段、混合段和出口段，所述破碎結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述混合段中。
12、優(yōu)選地，所述第一噴嘴的流道為收縮型流道，所述出口段沿氣流方向的長(zhǎng)度不大于5mm。
13、優(yōu)選地，所述破碎結(jié)構(gòu)的上下側(cè)與所述噴盤基體之間設(shè)置有絕緣隔熱層，所述破碎結(jié)構(gòu)能夠?qū)λ龌旌蠚怏w進(jìn)行加熱。
14、破碎結(jié)構(gòu)的上下側(cè)設(shè)置有絕緣隔熱層，能夠隔熱并防止熱量傳導(dǎo)至噴盤基體，從而減少熱量損失，并避免熱量傳遞到噴盤基體后導(dǎo)致噴盤基體在熱脹冷縮作用下造成第一噴嘴和第二噴嘴的流道尺寸變化而影響氣流穩(wěn)定性。破碎結(jié)構(gòu)能夠?qū)旌蠚怏w進(jìn)行加熱，這有助于減少納米顆粒的團(tuán)聚現(xiàn)象，使納米顆粒在金屬熔體中更均勻地分布。通過加熱混合氣體，可以提高納米顆粒復(fù)合金屬液團(tuán)的過熱度，有助于改善復(fù)合金屬粉末的均勻性和質(zhì)量。
15、優(yōu)選地，所述上基體能夠?qū)λ錾侠哚樖┘映暭?lì)。
16、通過對(duì)上肋針施加超聲激勵(lì)，可以增強(qiáng)混合氣體中的納米顆粒團(tuán)聚體的破碎效果，進(jìn)一步提高納米顆粒在復(fù)合金屬液團(tuán)中的分布均勻性，從而解決納米顆粒增強(qiáng)復(fù)合金屬粉末中納米顆粒分布不均的問題。
17、優(yōu)選地，所述噴盤基體包括噴盤上件、噴盤中件和噴盤下件，所述噴盤上件和所述噴盤中件可拆卸連接，且所述噴盤上件和所述噴盤中件圍成所述第一噴嘴，所述噴盤下件和所述噴盤中件可拆卸連接，且所述噴盤下件和所述噴盤中件圍成所述第二噴嘴。
18、優(yōu)選地，所述破碎結(jié)構(gòu)可拆卸地嵌入在所述第一噴嘴的流道中。
19、優(yōu)選地，所述噴盤中件包括中件上片、中件下片和夾于所述中件上片和所述中件下片之間的可更換的墊片。
20、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N納米顆粒增強(qiáng)復(fù)合金屬粉末氣霧化設(shè)備，包括熔煉室、設(shè)置在所述熔煉室下側(cè)的霧化室，所述熔煉室內(nèi)設(shè)置有熔煉鉗鍋和中間包，所述中間包下端連接有導(dǎo)流嘴，所述導(dǎo)流嘴伸入所述霧化室，所述熔煉鉗鍋用于熔煉金屬基材得到金屬熔體，所述中間包用于承接所述熔煉鉗鍋制得的所述金屬熔體；所述霧化室內(nèi)設(shè)置有前文所述的霧化噴盤，所述導(dǎo)流嘴伸入所述霧化噴盤的所述通過孔的上部或在所述霧化噴盤的上方正對(duì)所述通過孔設(shè)置；
21、所述納米顆粒增強(qiáng)復(fù)合金屬粉末氣霧化設(shè)備還包括納米顆粒添加器，所述納米顆粒添加器用于向所述霧化噴盤輸送所述混合氣體。
22、優(yōu)選地，所述納米顆粒添加器包括儲(chǔ)存罐、送料機(jī)、載氣發(fā)生器以及混合器；所述儲(chǔ)存罐通過所述送料機(jī)與所述混合器連接，所述載氣發(fā)生器和所述霧化噴盤均與所述混合器連通，所述儲(chǔ)存罐用于存儲(chǔ)納米顆粒，所述載氣發(fā)生器用于向所述混合器輸送所述霧化氣體，所述送料機(jī)用于把所述儲(chǔ)存罐中的所述納米顆粒送入所述混合器中，所述混合器用于混合所述納米顆粒和所述霧化氣體形成所述混合氣體，并輸往所述霧化噴盤。
23、有益效果：本申請(qǐng)?zhí)峁┑募{米顆粒增強(qiáng)復(fù)合金屬粉末氣霧化設(shè)備和霧化噴盤，利用第一噴嘴噴射混合氣體本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種霧化噴盤，包括噴盤基體（1），所述噴盤基體（1）的中心處開設(shè)有通過孔（2），所述通過孔（2）用于供金屬熔體通過；其特征在于，所述噴盤基體（1）中設(shè)置有第一噴嘴（3）和第二噴嘴（4），所述第一噴嘴（3）位于所述第二噴嘴（4）的上側(cè)；所述第一噴嘴（3）用于噴射由納米顆粒和霧化氣體混合形成的混合氣體，以對(duì)所述金屬熔體進(jìn)行破碎形成納米顆粒復(fù)合金屬液團(tuán)；所述第二噴嘴（4）用于噴射霧化氣體以對(duì)所述納米顆粒復(fù)合金屬液團(tuán)進(jìn)行進(jìn)一步的破碎霧化；所述第一噴嘴（3）的流道內(nèi)設(shè)置有破碎結(jié)構(gòu)（5），所述破碎結(jié)構(gòu)（5）用于對(duì)所述混合氣體中的納米顆粒團(tuán)聚體進(jìn)行破碎以及對(duì)所述混合氣體進(jìn)行進(jìn)一步摻混。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的霧化噴盤，其特征在于，所述破碎結(jié)構(gòu)（5）包括多個(gè)沿氣流流動(dòng)方向排布的篩網(wǎng)，相鄰的篩網(wǎng)的網(wǎng)格線之間相互錯(cuò)位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的霧化噴盤，其特征在于，所述篩網(wǎng)包括多個(gè)橫向網(wǎng)格線和多個(gè)縱向網(wǎng)格線，多個(gè)所述橫向網(wǎng)格線和多個(gè)所述縱向網(wǎng)格線相互垂直交叉形成多個(gè)矩形網(wǎng)孔，各所述篩網(wǎng)的所述橫向網(wǎng)格線之間平行，各所述篩網(wǎng)的所述縱向網(wǎng)格線之間平行；任意相鄰的所述篩網(wǎng)的所述
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的霧化噴盤，其特征在于，任意相鄰的所述篩網(wǎng)的所述橫向網(wǎng)格線之間沿縱向錯(cuò)位的錯(cuò)位距離不大于0.5mm；任意相鄰的所述篩網(wǎng)的所述縱向網(wǎng)格線之間沿橫向錯(cuò)位的錯(cuò)位距離不大于0.5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的霧化噴盤，其特征在于，所述破碎結(jié)構(gòu)（5）包括內(nèi)部具有多個(gè)不規(guī)則微流道的破碎體，所述微流道連通所述破碎體的上下游端面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的霧化噴盤，其特征在于，所述微流道的任意橫截面的最小外接圓的直徑均不大于0.5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的霧化噴盤，其特征在于，所述破碎結(jié)構(gòu)（5）包括上基體（501）、下基體（502）、多個(gè)設(shè)置在所述上基體（501）下表面的上肋針（503）和多個(gè)設(shè)置在所述下基體（502）上表面的下肋針（504），所述上基體（501）和所述下基體（502）分別設(shè)置在所述第一噴嘴（3）的流道的上下壁上，且所述上肋針（503）和所述下肋針（504）相互錯(cuò)位。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的霧化噴盤，其特征在于，所述上肋針（503）和所述下肋針（504）的長(zhǎng)度均為自身所處的流道局部位置處的流道高度的1/2-3/4。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的霧化噴盤，其特征在于，所述第一噴嘴（3）的流道包括沿氣流方向依次排布的入口段（301）、混合段（302）和出口段（303），所述破碎結(jié)構(gòu)（5）設(shè)置在所述混合段（302）中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的霧化噴盤，其特征在于，所述第一噴嘴（3）的流道為收縮型流道，所述出口段（303）沿氣流方向的長(zhǎng)度不大于5mm。
11.根據(jù)權(quán)利要求2-6任一項(xiàng)所述的霧化噴盤，其特征在于，所述破碎結(jié)構(gòu)（5）的上下側(cè)與所述噴盤基體（1）之間設(shè)置有絕緣隔熱層（8），所述破碎結(jié)構(gòu)（5）能夠?qū)λ龌旌蠚怏w進(jìn)行加熱。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的霧化噴盤，其特征在于，所述上基體（501）能夠?qū)λ錾侠哚槪?03）施加超聲激勵(lì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的霧化噴盤，其特征在于，所述噴盤基體（1）包括噴盤上件（101）、噴盤中件（102）和噴盤下件（103），所述噴盤上件（101）和所述噴盤中件（102）可拆卸連接，且所述噴盤上件（101）和所述噴盤中件（102）圍成所述第一噴嘴（3），所述噴盤下件（103）和所述噴盤中件（102）可拆卸連接，且所述噴盤下件（103）和所述噴盤中件（102）圍成所述第二噴嘴（4）。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的霧化噴盤，其特征在于，所述破碎結(jié)構(gòu)（5）可拆卸地嵌入在所述第一噴嘴（3）的流道中。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的霧化噴盤，其特征在于，所述噴盤中件（102）包括中件上片（1021）、中件下片（1022）和夾于所述中件上片（1021）和所述中件下片（1022）之間的可更換的墊片（1023）。
16.一種納米顆粒增強(qiáng)復(fù)合金屬粉末氣霧化設(shè)備，包括熔煉室（200）、設(shè)置在所述熔煉室（200）下側(cè)的霧化室（300），所述熔煉室（200）內(nèi)設(shè)置有熔煉鉗鍋（400）和中間包（500），所述中間包（500）下端連接有導(dǎo)流嘴（600），所述導(dǎo)流嘴（600）伸入所述霧化室（300），所述熔煉鉗鍋（400）用于熔煉金屬基材得到金屬熔體，所述中間包（500）用于承接所述熔煉鉗鍋（400）制...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種霧化噴盤，包括噴盤基體（1），所述噴盤基體（1）的中心處開設(shè)有通過孔（2），所述通過孔（2）用于供金屬熔體通過；其特征在于，所述噴盤基體（1）中設(shè)置有第一噴嘴（3）和第二噴嘴（4），所述第一噴嘴（3）位于所述第二噴嘴（4）的上側(cè)；所述第一噴嘴（3）用于噴射由納米顆粒和霧化氣體混合形成的混合氣體，以對(duì)所述金屬熔體進(jìn)行破碎形成納米顆粒復(fù)合金屬液團(tuán)；所述第二噴嘴（4）用于噴射霧化氣體以對(duì)所述納米顆粒復(fù)合金屬液團(tuán)進(jìn)行進(jìn)一步的破碎霧化；所述第一噴嘴（3）的流道內(nèi)設(shè)置有破碎結(jié)構(gòu)（5），所述破碎結(jié)構(gòu)（5）用于對(duì)所述混合氣體中的納米顆粒團(tuán)聚體進(jìn)行破碎以及對(duì)所述混合氣體進(jìn)行進(jìn)一步摻混。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的霧化噴盤，其特征在于，所述破碎結(jié)構(gòu)（5）包括多個(gè)沿氣流流動(dòng)方向排布的篩網(wǎng)，相鄰的篩網(wǎng)的網(wǎng)格線之間相互錯(cuò)位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的霧化噴盤，其特征在于，所述篩網(wǎng)包括多個(gè)橫向網(wǎng)格線和多個(gè)縱向網(wǎng)格線，多個(gè)所述橫向網(wǎng)格線和多個(gè)所述縱向網(wǎng)格線相互垂直交叉形成多個(gè)矩形網(wǎng)孔，各所述篩網(wǎng)的所述橫向網(wǎng)格線之間平行，各所述篩網(wǎng)的所述縱向網(wǎng)格線之間平行；任意相鄰的所述篩網(wǎng)的所述橫向網(wǎng)格線之間均沿縱向錯(cuò)位且錯(cuò)位距離為所述矩形網(wǎng)孔的縱向尺寸的一半；任意相鄰的所述篩網(wǎng)的所述縱向網(wǎng)格線之間均沿橫向錯(cuò)位且錯(cuò)位距離為所述矩形網(wǎng)孔的橫向尺寸的一半。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的霧化噴盤，其特征在于，任意相鄰的所述篩網(wǎng)的所述橫向網(wǎng)格線之間沿縱向錯(cuò)位的錯(cuò)位距離不大于0.5mm；任意相鄰的所述篩網(wǎng)的所述縱向網(wǎng)格線之間沿橫向錯(cuò)位的錯(cuò)位距離不大于0.5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的霧化噴盤，其特征在于，所述破碎結(jié)構(gòu)（5）包括內(nèi)部具有多個(gè)不規(guī)則微流道的破碎體，所述微流道連通所述破碎體的上下游端面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的霧化噴盤，其特征在于，所述微流道的任意橫截面的最小外接圓的直徑均不大于0.5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的霧化噴盤，其特征在于，所述破碎結(jié)構(gòu)（5）包括上基體（501）、下基體（502）、多個(gè)設(shè)置在所述上基體（501）下表面的上肋針（503）和多個(gè)設(shè)置在所述下基體（502）上表面的下肋針（504），所述上基體（501）和所述下基體（502）分別設(shè)置在所述第一噴嘴（3）的流道的上下壁上，且所述上肋針（503）和所述下肋針（504）相互錯(cuò)位。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的霧化噴盤，其特征在于，所述上肋針（503）和所述下肋針（504）的長(zhǎng)度均為自身所處的流道局部位置處的流道高度的1/2-3/4。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的霧化噴盤，其特征在于，所述第一噴嘴（3）的流道包括沿氣流方向依次排布的入口段（301）、混合段（302）和出口段（303），所述破碎結(jié)構(gòu)（5）設(shè)置在所述混合段（302）中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王磊，黃文燦，農(nóng)曉東，熊孝經(jīng)，畢云杰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：季華實(shí)驗(yàn)室，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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