[实用新型]激光照射制备金属超微粒粉末装置

说明书

激光照射制备金属超微粒粉末装置是属于超微粒材料加工领域。

近年来，对超微粒材料的研究、开发和应用十分引人瞩目。主要是因为超微粒材料具有非常大的比表面积，即表面的原子数与构成微粒的原子总数比值很大。因而具有特殊的表面结构，即具有吸附层、氧化层、非晶层、组织变质层、残留应力层等。此外还具有很大的比表面自由能。由于超微粒的电荷在表面上的分布是非对称的，从而形成了表面特有的接触电位差和界面电气现象，另外金属超微粒还可具有非稳结构。

由于超微粒具有上述结构特性，因而在光学、热学、电学、磁学、力学、化学、声学和生物医学等方面有特异功能。例如，在固体燃料火箭里，是用金属镍粉末作推进燃料的催化剂。如果使用超微粒镍粉，就能制造出燃料效率是一般粉末一佰倍的火箭燃料，又例如，由于超微粒磁性材料具有单磁区结构，用其制成磁带，可使其记录密度提高十几倍以上。

目前制造微粒金属材料的方法已达几十种之多，使用最普遍的一种方法是粉碎法以及较先进的蒸发法。前者的缺点是耗能大、工艺周期长、微粒外形不规则，且尺寸均匀度差。后者由于要向预先要抽成真空的容器内充入非活性气体，然后将金属放入高温加热，使其蒸发成超微粒子，然后回收，其工艺及装置均很复杂。快速凝固法中的激光旋转雾化法是80年代发展起来的一种新方法。它是用激光照射材料而获得超微粒粉末。该方法可分为两类，一类是用激光照射参与反应的气体，使其发生反应，生成微粒材料，其缺点是制备某种材料微粒时，难以找到合适的反应气体。例如，制备磁性材料微粒时，就很难找到合适的反应气体。另一类是用激光照射某种材料使其蒸发，产生所谓的“烟雾”而后使其凝固，以此来获得这种材料的微粒。其缺点是微粒材料不易回收，产量低，为此均较难以推光应用。

本实用新型的目的在于克服现有制备超微粒粉末的上述缺点，提出一种采用激光照射并通过旋转振动的方式制备金属超微粒粉末装置。

上述目的是通过以下技术方案实现的：一种采用激光照射的金属超微粒粉末制备装置，其特殊之处在于它主要是由激光发生器（1），真空系统（4），充气系统（5），微粒收集装置（17），以及置于封闭容器（3）内的回转夹体（10），原料进给机构装入回转夹体（10）内，回转夹体（10）的回转运动和振动分别通过电机（11）和振动装置（16）驱动，原料（6）通过回转夹体（10）内的顶杆（15）由凸轮（14）支撑，并产生进给运动，凸轮（14）通过减速器（13）由电机（12）驱动，激光发生器（1）发射出的激光束通过窗口（2）射向原料（6）的端部，惰性气体由充气系统（5）的充气泵通过管路充入封闭容器（3）内，并通过阀控制其流量，微粒收集装置（17）设在该装置的最底部，真空系统（4）主要是由真空泵和与封闭容器（3）相通的管路组成，并由阀控制。

其特殊之处还在于以上所说的原料装夹机构可以由与凸轮（14）固定联接的控制箱（8），装夹料杆（9）和原料箱（7）组成。

下面结合附图详述本方案的上述内容及工作过程。由激光发生器（1）产生的激光束，通过不吸收激光束能量的窗口（2）进入封闭容器（3）内，容器内已事先通过真空系统（4）中的真空泵抽成真空后，又通过充气系统（5）向已形成真空状态的封闭容器（3）内充入惰性气体，激光束照射到欲制成微粒粉末的原料（6）上，原料（6）放置的方向以垂直激光束为最佳，原料的形状为细杆状，是事先制备好的存放在原料箱（7）中，由原料装夹机构的控制箱（8）驱使装夹料杆（9）升高，并按一定的转动角度到原料箱（7）的开口处夹取一根原料，对准回转夹体（10）中心后下落，当装夹料杆（9）落到最低位时，回转夹体（10）在电机（11）的驱动下高速旋转，与此同时电机（12）经减速器（13）减速后，带动凸轮（14）转动，使顶杆（15）漫漫上升。原料在被激光束加热熔化的同时，除接受回转夹体（10）提供的高速旋转及凸轮（14）提供的进给运动外，同时还接受振动装置（16）提供的高频振动。这样可使原料（6）上的已熔熔液在接受离心力的同时，又接受到高频振动的作用，依此来获得此材料的微粒粉末，而进给动作则可保证原料端点总能与激光束接触。已制成的微粒粉末由以真空泵（4）为动力的微粒收集装置（17）收集，当微粒粉末收集到一定量时，可打开密封排放口（18）放出。

采用上述方案制备的超微粒粉末，可使熔化、冷却在极快的速度下完成，从而使获得的微粒消除了某些有害相，具有单磁区，用其制成磁带可以使磁带的记录密度成倍增加。此外，该方案的设备相对简单，不需要寻找形成微粒材料的气态反应介质，成本低、产量高，工艺简单。

附图说明：