[实用新型]一种非晶/纳米晶金属粉末的制备装置

说明书

技术领域

本实用新型属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种非晶/纳米晶金属粉末的制备装置。

背景技术

金属原料粉末的制备是粉末冶金生产过程中最基本的工序之一，粉末的组成、纯度、粒径和微观结构等对最终产品的性能起着决定性作用，而粉末的各项物理性能指标与其制备工艺紧密关联。通过选择不同的制备方法和调节相关工艺参数，可以有效控制粉末的相组成和显微结构。所以，为了获得满足性能要求的粉末材料，制备技术至关重要。

目前，粉末冶金技术领域相关的粉末制备方法包括由上至下和由下至上两种基本手段。由下至上方法有物理气相沉积法、化学气相沉积法、还原法、电解法和沉淀法等技术；由上至下方法有机械粉碎法和雾化法等手段。其中机械粉碎法容易引入介质，从而造成对粉末的污染，降低产物的纯净度，并积聚大量内应力，粉末的粒径分布较宽，难以得到均一尺寸的产品，粉末形貌不规则，降低了粉末的品质，如“铁基复合氧化物Ca₂Fe₂O₅的制备方法”(CN201110060821.0)。而雾化法在制备粉末时雾化介质也容易污染产品，粉末纯度低，粒径大，很难得到具有亚微米甚至纳米尺寸的粉末材料，如“一种铁基特种合金粉末及其生产方法”(CN201110048676.4)和“有色金属粉体“高速离心雾化法”制备工艺及装置”，(CN200410079654.4)。另外，雾化法制备粉末(如气雾化)必须要用到大量的雾化介质，特别是高纯气体的使用增加了粉末的生产成本。就现有的自上至下制备粉末的技术中还没有哪种方法能获得尺寸均一、粉末纯度高、形貌可控的亚微米/纳米粉末材料。

发明内容

本实用新型旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种投资少、效率高、操作简单和快速凝固的非晶/纳米晶金属粉末的制备装置，该装置能方便控制粉末形貌和显微结构，所制备的粉末具有粒径分布窄、晶粒细小和纯净度高的特点。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：所述的细晶粉末制备装置包括升降机构、空心支杆、石英坩埚、感应加热线圈、水冷接收铜板、炉体和红外测温仪。

炉体顶部的中心处设有升降孔，空心支杆穿过升降孔，空心支杆的下端通过变径密封接头与石英坩埚的上端联接，空心支杆的上端通过法兰与升降机构联接，升降机构位于炉体顶部中心的正上方。

紧贴炉体的内壁砌筑有耐高温保护层，在耐高温保护层的内壁垂直地固定有4~8根发热体，4~8根发热体均匀地呈中心对称布置，4~8根发热体的上端分别穿出炉体顶部。靠近炉体下部的中心处装有水冷接收铜板，水冷接收铜板的正上方设置有感应加热线圈。

炉体顶部设有抽气接口，炉体底部设有保护气充气接口；炉体的一侧设有红外测温孔，红外测温孔外侧装有红外测温仪，红外测温仪的接收端、红外测温孔的中心线和感应加热线圈轴线的中心点位于同一直线上。炉体的另一侧装有密封门，密封门的内壁砌筑有耐高温保护层。

法兰由上法兰盘和下法兰盘组成，上法兰盘和下法兰盘之间设有第一密封圈，上法兰盘为圆盘状，下法兰盘为圆环状，法兰的上法兰盘上设有助推进气口，法兰的下法兰盘与空心支杆上端固定连接。

空心支杆内设有刚玉绝缘保护管，刚玉绝缘保护管的上端固定在法兰的上法兰盘上，刚玉绝缘保护管下端接近石英坩埚底部。导电电极的一端通过导线外接直流高压电源正极，导电电极的另一端从刚玉绝缘保护管中穿出与石英坩埚的底部接触。

感应加热线圈的水冷电极穿过在炉体上的绝缘垫圈外接中频电源，4~8根发热体 分别通过导线外接控制电源。

所述的水冷接收铜板呈圆盘状，水冷接收铜板的横截面内设有冷却水管；直流高压电源的负极通过水冷电极与水冷接收铜板连接。

所述的红外测温仪前的红外测温孔内嵌有石英玻璃。

所述的炉体上的升降孔嵌有第二密封圈。

所述的密封门与炉体的接触处设有第三密封圈。

由于采用上述技术方案，本实用新型与现有技术相比。具有以下优点：

(1)本实用新型在制粉过程中无需添加任何介质，无污染，粉末纯度高，适合生产高纯度粉末。

(2)本实用新型通过调节高压静电场大小，能改变熔融态金属液滴所受分散力的大小，能控制熔融态金属在喷射过程中被均匀打散的程度，有效地控制了金属粉末的粒度、粒径分布范围和形貌。

(3)本实用新型采用快速凝固技术，使熔融被打散的金属散落在水冷接收铜板上后具有10⁶K/S的冷却速率，能保证熔融态金属液滴快速冷却，所得粉末晶粒细小，获得纳米晶粉末，甚至非晶粉末。