緊耦合霧化噴嘴的反壓和微細(xì)粉末的制備研究.pdf

1、隨著零部件制造技術(shù)的發(fā)展,對金屬及合金粉末有著越來越高的要求。含氧量低、合金成份準(zhǔn)確、粒度微細(xì)、顆粒球形度高等成為高品質(zhì)粉末的特征。緊耦合氣霧化制粉具有霧化效率高、粉末氧含量低等優(yōu)勢成為制備高品質(zhì)粉末的理想選擇。本文以PSI公司緊耦合氣霧化系統(tǒng)為基礎(chǔ)。研究了導(dǎo)液管形狀及伸出量對導(dǎo)液管出口處反壓值的影響。結(jié)果表明,導(dǎo)液管形狀對出口處反壓值有直接影響。在實(shí)驗(yàn)條件下,圓柱形導(dǎo)液管較錐形導(dǎo)液管更易獲得較低的反壓值即較大的抽吸力。錐形導(dǎo)液管出口處

2、反壓值隨導(dǎo)液管口直徑的增加以及伸出量的增加而降低,同時隨霧化氣壓的增加呈先降低再升高再降低的階段性變化規(guī)律。探討了反壓值的形成原因及影響因素,對導(dǎo)液管形狀及伸出量的組合進(jìn)行優(yōu)化,確定當(dāng)霧化氣壓在2.5MPa～4MPa的范圍內(nèi)時,將出口處直徑為7.0mm的錐形導(dǎo)液管伸出量控制在4.0mm～4.4mm之間,出口處直徑為7.5mm的錐形導(dǎo)液管伸出量控制在3.6mm～4.0mm之間,圓柱形導(dǎo)液管的伸出量控制在2.6mm～3.0mm可以使導(dǎo)液管口

3、反壓值處在穩(wěn)定的負(fù)壓下。
　　 以銅合金粉末、純銅粉末和不銹鋼粉末為實(shí)驗(yàn)對象,研究了導(dǎo)液管形狀及伸出量、霧化氣壓和熔體過熱度對粉末平均粒度及-400目(或-325目)粉末收得率的影響。結(jié)果表明,導(dǎo)液管伸出量影響霧化的穩(wěn)定性與霧化效率。CuSnAg合金粉末的導(dǎo)液管伸出量由4.1mm增加到4.3mm,平均粒度和-45μm粉末收得率分別增大5.1％和減少6.9％。增加伸出量,會增加導(dǎo)液管出口處的負(fù)壓,有利于霧化的穩(wěn)定進(jìn)行,但降低霧化效

4、果;霧化氣壓和熔體過熱度對霧化效率有很大影響。316L不銹鋼粉末的平均粒度和-38μm粉末收得率隨霧化氣壓由3.0MPa提高到3.5MPa時分別減少17.1％和增加19.3％;而熔體溫度由1560℃提高到1620℃時,這兩個數(shù)值分別減少5.4％和增加5.2％。提高霧化氣壓比提高熔體溫度對提高霧化效率的效果要好。霧化氣壓的增加導(dǎo)致了氣體動能的增加,在一定范圍內(nèi)提高霧化氣壓可以有效降低粉末的平均粒度,增加微細(xì)粉末的收得率,但氣體動能的增幅隨

5、霧化氣壓的提高遞減,使霧化氣壓提高到一定程度后,對霧化效率的影響程度減弱。
　　 對過熱度對熔滴破碎和凝固模式進(jìn)行理論分析。發(fā)現(xiàn)氣流對熔體的破碎模式隨過熱度的提高由袋式破碎轉(zhuǎn)變?yōu)檠诱故狡扑?破碎效率提高。以See-Johnston熔滴凝固時間模型為基礎(chǔ)進(jìn)行計算,得到隨著過熱度的提高,熔滴的凝固時間增加,且大熔滴比小熔滴凝固時間長。這一現(xiàn)象增加了熔滴在凝固過程中相互粘連形成粉末團(tuán)粒和衛(wèi)星粉的幾率,這些粉末團(tuán)粒和衛(wèi)星粉成為特殊的大顆