專利名稱：一種兩級加速固體霧化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種兩級加速固體霧化裝置，屬于噴射成形制備顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料設(shè)備的一個部件，涉及一種兩級加速的固體霧化裝置。
背景技術(shù)：
噴射成形技術(shù)是近30年發(fā)展起來的利用快速凝固方法直接制備金屬材料坯料或半成品的一種先進(jìn)的成形技術(shù)。傳統(tǒng)噴射成形工藝均采用高速惰性氣體霧化熔融金屬，由于氣體密度小、動量低，所以氣體霧化的效率很低，霧化過程中需要消耗大量的惰性氣體， 并且霧化產(chǎn)生的顆粒尺寸分布不均。而在噴射成形過程中向熔融金屬內(nèi)部摻雜陶瓷顆粒一方面可以制備顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，改善機(jī)體的性能，獲得高質(zhì)量的毛坯。另一方面根據(jù)湖南大學(xué)陳剛博士提出的制備微細(xì)粉末的鹽霧化技術(shù)，將陶瓷顆粒用惰性氣體加速，以摻雜粉末的惰性氣體作為霧化介質(zhì)，提高霧化介質(zhì)的密度，以提高其動量和沖擊力，同時改變普通其霧化的破碎機(jī)理，實現(xiàn)多種破碎模式，達(dá)到最佳的霧化效果。2003年5月14日授權(quán)的中國專利ZL022372^. 6公開了一種中心噴粉式的成形噴嘴，如圖4所示，由坩堝11，粉體輸送管12和高壓氣室13組成。其工作原理為粉體材料由粉體輸送管12中噴出，坩堝11中的熔融金屬由下部的環(huán)縫出口流出，惰性高壓氣體由最外層的高壓氣室13噴出，直接作用在熔融金屬上，使之霧化。該噴嘴的缺點是(1)粉末輸送管直徑較小，且長度很大，粉體容易在管路中堵塞，影響增強(qiáng)顆粒在沉積坯內(nèi)部的均勻分布；( 由于粉體輸送管穿過中間包底部，導(dǎo)流管14的外徑變大，使得高壓氣室出氣口的直徑變大，影響噴嘴霧化效果。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種兩級加速固體霧化裝置，用來制備高性能顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料零部件或模具。該霧化裝置應(yīng)用混合霧化介質(zhì)能夠有效地細(xì)化霧化顆粒，能夠使加強(qiáng)顆粒在基體中均勻彌散。技術(shù)方案—種兩級加速固體霧化裝置，其特征在于包括坩堝1、第二級加速噴嘴2、導(dǎo)流管 5、氣固混合物管路6和第一級加速噴嘴9 ；第一級加速噴嘴9的中心設(shè)有增強(qiáng)顆粒入口 8， 其一側(cè)設(shè)有入氣口 7 ；第二級加速噴嘴2設(shè)有入氣口 3以及與氣固混合物管路6連接的氣固混合物的入口 10 ；第一、二級加速噴嘴的氣室通過氣固混合物管路6連通。所述第一級加速噴嘴9為圓形結(jié)構(gòu)，第一級加速噴嘴入氣口 7相對于圓形噴嘴水平切向分布。所述第二級加速噴嘴2為圓形結(jié)構(gòu)，第二級加速噴嘴入氣口 3與氣固混合物的入口 10相對于圓形噴嘴水平切向分布。所述第二級加速噴嘴2下部有一圈集中流向?qū)Я鞴苤行木€的環(huán)縫形出氣口 4，且出氣口切線方向與豎直軸線呈10° 50°夾角。所述第二級加速噴嘴出氣口內(nèi)部形狀為Laval型。所述導(dǎo)流管5的下端開口在第二級霧化噴嘴下方有3 5mm的伸出量。有益效果本發(fā)明提出的一種兩級加速固體霧化裝置，效果是一種兩級加速的固體霧化裝置由于采用了高密度的霧化介質(zhì)，且經(jīng)過兩級高速氣體的加速，霧化介質(zhì)具有很高的動量及沖擊力，比傳統(tǒng)的單一氣體霧化方法能夠更有效的霧化熔融金屬，使得液滴的平均粒徑降低，粒徑的分布區(qū)間變窄。且與中心供粉等粉體添加方式相比較，加強(qiáng)顆粒在基體中的分布更加均勻。


圖1 本發(fā)明的兩級加速固體霧化裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1為坩堝，2為第二級加速噴嘴，3為第二級加速噴嘴入氣口，4為第二級加速噴嘴出氣口，5為導(dǎo)流管，6為氣固混合物管路，7為第一級加速噴嘴入氣口，8為增強(qiáng)顆粒入口，9為第一級加速噴嘴；圖2 第二級加速噴嘴結(jié)構(gòu)示意中10為氣固混合物的入口圖3 第一級加速噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式現(xiàn)結(jié)合實施例、附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述本發(fā)明的兩級加速的固體霧化裝置如圖1所示，由熔融金屬的坩堝1，兩級高壓加速噴嘴2，9以及連接兩級噴嘴的管6組成。坩堝1能夠?qū)崿F(xiàn)金屬的熔化以及保溫，坩堝的底部有通孔與導(dǎo)流管5相連，熔融金屬通過該通道流下。裝置設(shè)有兩級加速噴嘴2，9，兩者通過管路6相連。第一級加速噴嘴入氣口 7與圓形噴嘴的氣室水平相切。第二級加速噴嘴2包圍在導(dǎo)流管5外部，進(jìn)氣口 3與氣固混合物的入口 10相對于圓形噴嘴氣室水平切向分布，噴嘴下部有一圈集中流向?qū)Я鞴苤行木€的環(huán)縫形出氣口 4，出氣口 4內(nèi)部形狀可為 Laval型，以加速氣流，且出氣口切線方向與豎直軸線呈10° 50°夾角。為提高霧化效果，導(dǎo)流管下端開口在第二級霧化噴嘴下方有一定伸出量，約為3 5mm。其工作原理為增強(qiáng)顆粒由粉末入口 8進(jìn)入第一級加速噴嘴9，與高壓惰性氣體混合完成第一級加速。氣固混合物通過管路6及氣固混合物入口 10進(jìn)入第二級加速噴嘴2， 再次經(jīng)過高壓氣體的加速，氣固混合物從第二級加速噴嘴出氣口 4高速噴出，直接作用在由導(dǎo)流管5流下的熔融金屬上，對其霧化。該裝置能夠有效的提高霧化效率，使得液滴的平均粒徑降低，粒徑的分布區(qū)間變窄，且加強(qiáng)顆粒在基體中的分布更為均勻。
權(quán)利要求
1.一種兩級加速固體霧化裝置，其特征在于包括坩堝(1)、第二級加速噴嘴O)、導(dǎo)流管(5)、氣固混合物管路(6)和第一級加速噴嘴(9)；第一級加速噴嘴(9)的中心設(shè)有增強(qiáng)顆粒入口(8)，其一側(cè)設(shè)有入氣口(7)；第二級加速噴嘴( 設(shè)有入氣口(3)以及與氣固混合物管路(6)連接的氣固混合物的入口(10)；第一、二級加速噴嘴的氣室通過氣固混合物管路(6)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述兩級加速固體霧化裝置，其特征在于所述第一級加速噴嘴(9) 為圓形結(jié)構(gòu)，第一級加速噴嘴入氣口(7)相對于圓形噴嘴水平切向分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述兩級加速固體霧化裝置，其特征在于所述第二級加速噴嘴(2) 為圓形結(jié)構(gòu)，第二級加速噴嘴入氣口(3)與氣固混合物的入口(10)相對于圓形噴嘴水平切向分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述兩級加速固體霧化裝置，其特征在于所述第二級加速噴嘴O)下部有一圈集中流向?qū)Я鞴苤行木€的環(huán)縫形出氣口 G)，且出氣口切線方向與豎直軸線呈10° 50°夾角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述兩級加速固體霧化裝置，其特征在于所述第二級加速噴嘴出氣口內(nèi)部形狀為Laval型。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述兩級加速固體霧化裝置，其特征在于所述導(dǎo)流管(5)的下端開口在第二級霧化噴嘴下方有3 5mm的伸出量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種兩級加速固體霧化裝置，其特征在于包括坩堝(1)、第二級加速噴嘴(2)、導(dǎo)流管(5)、氣固混合物管路(6)和第一級加速噴嘴(9)；第一級加速噴嘴(9)的中心設(shè)有增強(qiáng)顆粒入口(8)，其一側(cè)設(shè)有入氣口(7)；第二級加速噴嘴(2)設(shè)有入氣口(3以及與氣固混合物管路(6)連接的氣固混合物的入口(10)；第一、二級加速噴嘴的氣室通過氣固混合物管路(6)連通。該裝置能夠有效的提高霧化效率，使得液滴的平均粒徑降低，粒徑的分布區(qū)間變窄，且加強(qiáng)顆粒在基體中的分布更為均勻。
文檔編號B22F3/115GK102319899SQ20111031105
公開日2012年1月18日 申請日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者司朝潤, 張賢杰, 曹小寶, 李玉軍, 王俊彪 申請人:西北工業(yè)大學(xué)