[发明专利]用于制造金属粉末材料的方法和设备

说明书

一种制造金属粉末材料的方法包括：将进料供应至熔化炉；以及利用第一热源熔化所述熔化炉上的所述进料以提供具有所需化学组成的熔化材料。将所述熔化材料的至少一部分从所述熔化炉直接或间接地传递至雾化炉，在所述雾化炉中使用第二热源加热所述熔化材料。将所述熔化材料的至少一部分以熔化状态从所述雾化炉传递至雾化设备，所述雾化设备由所述熔化材料形成小滴喷雾。使所述小滴喷雾的至少一部分凝固以提供金属粉末材料。

技术领域

本公开涉及用于制造金属粉末材料的方法和设备。具体地讲，本公开的某些非限制性方面涉及使用包含以下的设备来制造金属粉末材料的方法：熔化炉，其经调适以接纳进料；和雾化炉，其经安置以从熔化炉接纳熔化材料的至少一部分。在本公开的方法的某些非限制性实施例中，所述方法包括：将熔化材料的至少一部分以熔化状态从雾化炉传递至雾化设备，所述雾化设备可以包括雾化喷嘴。本公开还涉及通过本发明的方法和设备制造的金属粉末材料和制品。

背景技术

气体雾化和热等静压(也称为“HIPing”)通常用于由金属粉末材料形成金属制品。在这些过程中，制备具有所需化学组成的熔体，且将熔化组合物传递穿过雾化设备，在雾化设备中气体射流将熔化组合物分散成小滴，小滴被淬火。这些经淬火的小滴形成松散粉末。可对金属粉末材料进行热等静压以形成金属制品。

制造金属制品的另一种常规方法是成核铸造。成核铸造利用气体雾化来制造沉积至模具中的半液态小滴的喷雾。常见的是，小滴喷雾的某部分(即，过量喷雾)可蓄积在模具的顶部表面上。在多方面类似于成核铸造，喷雾成形为由半液态小滴喷雾形成金属制品但不使用模具的常规技术。

在常规的成核铸造、喷雾成形和气体雾化/HIPing工序中，重新熔化先前已熔化成具有所需化学组成的凝固材料，以将熔化材料提供给雾化设备。在一个实例中，具有所需化学组成的凝固材料以热机械方式加工成线材，随后重新熔化以用于雾化。在另一个实例中，将冷壁感应炉用于在雾化过程之前熔化且均质化之前经凝固的材料。当材料在重新熔化和雾化之前凝固时，材料可能诸如在热机械加工和处理期间受到污染。固体材料中的污染物可变得夹带于提供给雾化设备的熔化金属料流中。重新熔化经凝固的材料以用于雾化还可能限制控制工艺参数(诸如熔化金属过热和流量)的能力，可能需要控制这些参数以确保一致的雾化。另外，使用经凝固的材料以重新熔化和雾化可增加与雾化金属粉末的制造相关的成本。

发明内容

本公开部分地涉及解决制造金属粉末材料的常规方法的某些限制的方法和设备。本公开的一个非限制性方面涉及一种制造金属粉末材料的方法，所述方法包括：将进料供应至熔化炉；利用第一热源熔化所述熔化炉中的进料，由此产生具有所需组成的熔化材料；将熔化材料的至少一部分传递至雾化炉；利用第二热源加热雾化炉中的熔化材料；将熔化材料的至少一部分以熔化状态从雾化炉直接或间接地传递至雾化设备；以及利用雾化设备形成熔化材料的小滴喷雾。使小滴喷雾的至少一部分凝固以提供金属粉末材料。在所述方法的某些非限制性实施例中，熔化材料的至少一部分连续地传递至雾化设备。在所述方法的某些非限制性实施例中，熔化材料从熔化炉穿过至少一个另外的炉传递至雾化炉。

本发明的另一个非限制性方面涉及一种用于制造金属粉末材料的设备。所述设备包括：熔化炉，其经调适以接纳进料；第一热源，其经调适以熔化所述熔化炉中的进料且产生具有所需组成的熔化材料；雾化炉，其经安置以从熔化炉直接或间接地接纳熔化材料的至少一部分；第二热源，其经调适以加热雾化炉中的熔化材料；雾化设备，其经调适以形成熔化材料的小滴喷雾；传送单元，其耦接至雾化炉和雾化设备；以及收集器，其经调适以从雾化设备接纳小滴喷雾。传送单元经调适以将熔化材料以熔化状态从雾化炉传递至雾化设备。

附图说明

可通过参考附图来更好地理解本文所述的方法和合金制品的特征和优点，在这些附图中：

图1是根据本公开的制造金属粉末材料的方法的非限制性实施例的流程图；

图2是根据本公开的图解说明制造金属粉末材料的设备的非限制性实施例的示意性剖面侧视图；