[发明专利]高球形度及低氧增量钛合金粉末的制备方法及系统

权利要求书

1.一种高球形度及低氧增量钛合金粉末的制备系统，其特征在于，包括：

传动系统（100），设有进料传动室（110），所述进料传动室的侧壁上设有通气管路（111），用于向传动系统和雾化系统内持续通入惰性气体，维持传动系统和雾化系统的压力需求；

所述进料传动室内设有钛合金棒料（200）及用于驱动钛合金棒料转动的驱动机构（300），所述驱动机构（300）包括第一传动辊组（310），通过所述第一传动辊组（310）驱动钛合金棒料（200）转动；

所述钛合金棒料（200）沿中心方向设有贯穿的通孔，作为钛合金丝材（400）的进给通道；

所述钛合金棒料（200）的一端位于进料传动室内，钛合金棒料（200）的另一端延伸至雾化系统内，钛合金丝材（400）通过丝材进给机构穿过所述通孔进给至雾化系统内部，到达钛合金棒料的工作端面；其中，钛合金丝材进入进料传动室的入口处设有密封装置（112）；

雾化系统（600），设有雾化室（610），所述钛合金棒料（200）的另一端延伸至雾化室内，作为工作端面，并与雾化室内设有的等离子发生装置（700）相对应；

所述等离子发生装置（700）具有设置在雾化室内的等离子枪（710），用于在雾化室内部形成等离子炬（720），所述等离子枪的中心与所述通孔位于同一水平；

所述雾化室（610）的侧壁设有泄压装置（611），惰性气体通过通气管路（111）和等离子发生装置（700）进入传动系统（100）和雾化系统（600），并通过泄压装置（611），使进料传动室（110）和雾化室（610）内的气体形成循环，并使进料传动室（110）和雾化室（610）内的压力保持在预设范围内；

进给至雾化室（610）内的钛合金丝材（400）经等离子炬（720）熔化产生金属液（800），达到至高速旋转的钛合金棒料（200）的工作端面上之后，在离心力的作用下，并在设定压力的条件下沿所述工作端面的边缘被甩出，得到细小的金属液滴（900），在雾化室内的惰性气氛下飞行，获得高球形度及低氧增量的粉末；

其中，制备所得钛合金粉末的球形度≥0.97，氧增量≤200 ppm。

2.根据权利要求1所述的高球形度及低氧增量钛合金粉末的制备系统，其特征在于，所述丝材进给机构包括第二传动辊组（510），通过第二传动辊组（510）将钛合金丝材（400）进给至钛合金棒料（200），并穿过所述通孔进给至雾化系统内部。

3.根据权利要求2所述的高球形度及低氧增量钛合金粉末的制备系统，其特征在于，所述第二传动辊组（510）包括转向辊（511）和动力矫直辊（512），钛合金丝材（400）通过所述转向辊（511）转换进给方向，并通过动力矫直辊（512）保证丝材平整稳定的进料。

4.一种采用权利要求1-3中任意一项所述的高球形度及低氧增量钛合金粉末的制备系统制备钛合金粉末的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将钛合金棒料放置在传动系统的指定位置后，将制粉用钛合金丝材的一端从钛合金棒料的内孔穿出，之后对制备系统进行密闭、抽真空，到达目标真空度后，补入惰性气体，并维持制备系统处于第一压力范围；

驱动钛合金棒料以旋转的方式带动钛合金丝材进给至雾化室内的熔炼起始位置，钛合金棒料达到预设转速并无异常时，按照预定参数设置等离子热源的参数，启动等离子发生装置并完成起弧；

当等离子炬达到稳定状态后，按照预定的工艺调节钛合金丝材的进给速度，开始雾化制粉过程；

其中，通过送丝熔化，降低熔体的粘度，熔融的金属液滴滴落至高速旋转的钛合金棒料的工作端面后，在重力和离心力合力下运动，且在第一压力范围的条件下完成球化，并与惰性气氛进行热交换实现冷却，最终得到高球形度及低氧增量的钛合金粉末。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，制备所得钛合金粉末的球形度≥0.97。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一压力范围介于0.15-0.25bar。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述钛合金棒料和钛合金丝材的成分一致。