[发明专利]一种用于金属粉末气雾化制备的自由式超音速喷盘

说明书

本发明涉及一种用于金属粉末气雾化制备的自由式超音速喷盘。本发明包括喷盘上唇和喷盘下唇。喷盘上唇与喷盘下唇在喷嘴处相对曲面位置设有插槽，可安装隔片，将喷嘴分隔成单层环孔型半Laval结构的喷嘴或环孔与环孔型半Laval结构的双层结构喷嘴。本发明的喷嘴可实现喷盘上唇与喷盘下唇的多种配合，气雾化工艺调节范围宽，雾化时对金属液滴的破碎能力强，气体消耗量低，所制备的金属粉末粒度分布窄，并可大幅提升细粉收得率。

技术领域

本发明涉及气雾化制备金属粉末技术领域，尤其是涉及一种用于金属粉末气雾化制备的自由式超音速喷盘。

背景技术

工业科技的迭代升级不断推动着传统制造业向先进制造及智能制造的迅速变革。如今，以球形金属粉末为原材料的球栅阵列封装、金属注射成型、冷热喷涂、金属3D打印等先进制造技术的市场应用迅猛扩张，在金属粉末需求量激增的同时对金属粉末品质提出了更为严苛的要求。因此，金属粉末制备技术成为制约产品成本、决定工业产品质量及性能的重要前提，也成为推动先进制造技术快速发展的基石。

气雾化技术现已成为规模化制备高品质球形金属粉末的重要方法之一，而决定雾化效率的关键是气雾化喷盘。其中，自由式结构的喷盘由于连续生产能力强被广泛应用。此外，自由式喷盘可用于活泼金属的粉末气雾化制备，所制备的粉末具有组织成分均匀、杂质含量低、氧含量低、球形度高等诸多方面的特性。在提升雾化效率的方法中，提高喷嘴处的气流速度是重要手段之一，通常是应用先收缩后扩张的Laval结构喷嘴，该结构的喷嘴能够将喷嘴处气流加速到超音速，强化气流对金属液流的破碎能力，从而实现金属粉末的细化。

传统的超音速气雾化喷嘴一般为全Laval结构，装配精度要求高，若采用分体式结构，装配偏差会严重影响气流在喷嘴中的流动状态，导致气流速度远低于喷嘴的结构设计速度；若采用Laval结构严格约束的一体式设计，喷嘴加工难度大，也会限制气雾化工艺的调节范围，降低金属粉末制备的工艺适配性。采用半Laval结构的喷嘴可克服全Laval结构在装配及应用方面的不足，其中，环缝型半Laval结构的喷嘴可实现喷嘴喉部宽度的调节，由于自由式喷盘必须添加补充气来填充雾化喷嘴处形成的负压区，用于防止金属液滴上翻造成喷嘴堵塞，使用高气压时环缝型喷嘴要求的补气量大，导致气体消耗增加，而环孔型的半Laval结构的喷管虽然可降低补气量，但是难以通过机械加工获得。因此，优化设计喷嘴结构对提高气雾化生产效率、促进气雾化技术发展以及提升先进制造技术竞争力有着重要的现实意义。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的不足提供一种用于金属粉末气雾化制备的自由式超音速喷盘，本发明的自由式超音速喷盘采用半拉瓦尔结构，分体式结构设计，可安装隔片。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于金属粉末气雾化制备的自由式超音速喷盘，包括喷盘上唇和喷盘下唇，所述喷盘上唇中心有贯穿喷盘上唇厚度的中心孔，所述中心孔上口为入口，下口为出口，所述喷盘下唇设有用于与外部气源连接的进气管道，所述喷盘下唇与喷盘上唇装配后可形成环形气腔，所述环形气腔与进气管道连通，所述环形气腔通过进气管道与外部气源连接，

所述喷盘上唇与喷盘下唇装配后，所述喷盘上唇与喷盘下唇的对接面组成喷嘴，所述喷嘴作为环形气腔的出口，

所述喷盘上唇的对接面上开设有用于安装隔片的上唇插槽，所述上唇插槽由喷盘上唇对接面上一点向下延伸至喷盘上唇的下端，所述上唇插槽沿喷盘上唇的对接面周向开设，

所述喷盘下唇的对接面上开设有用于安装隔片的下唇插槽，所述下唇插槽由喷盘下唇对接面的上端向下延伸至喷盘下唇的下端，所述下唇插槽沿喷盘下唇的对接面周向开设，

所述喷盘上唇的对接面上安装的隔片可与喷盘下唇的对接面形成完全闭合，所述喷盘下唇的对接面上安装的隔片可与喷盘上唇的对接面形成完全闭合，

所述喷盘上唇和喷盘下唇的至少其一安装隔片，