本申請涉及材料制備領域，特別是涉及一種粉末制備裝置。
背景技術：
隨著我國航天航空領域裝備的不斷推新和升級換代，關鍵零部件的研制周期需要不斷縮短，同時大型復雜精密構件也需要進行快速制造與直接制造，而傳統(tǒng)的鑄鍛焊技術均難以滿足上述要求。目前，增材制造技術從原理上突破了復雜異型構件的制造難題，實現從材料微觀組織到宏觀結構的可控制造，已成為航天航空領域未來最具潛力的制造技術之一。
但是，增材制造技術的應用還存在較多難題，其中一個重要的技術瓶頸在于高品質金屬粉末的制備，目前，國內外金屬3d打印粉末大多采用等離子旋轉霧化法、二流霧化法以及射頻等離子球化法制備，但是這些方法制得的金屬粉末雜質含量較高。因此，如何制備高純凈度的專用金屬粉末，成為亟待解決的技術問題。
技術實現要素：
為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種粉末制備裝置，可以用于獲得高純凈度的金屬粉末。
本發(fā)明提供的技術方案如下：
一種粉末制備裝置，包括殼體、無接觸熔煉機構以及霧化機構，所述無接觸熔煉機構和所述霧化機構設置于所述殼體中，所述無接觸熔煉機構用于將固體金屬棒熔化為金屬液流，所述霧化機構用于霧化經過所述無接觸熔煉機構熔化成的金屬液流。
優(yōu)選的，無接觸熔煉機構為高頻感應線圈。
優(yōu)選的，所述霧化機構為轉盤霧化機構。
優(yōu)選的，所述轉盤霧化機構包括轉盤、轉軸、電機以及密封殼，所述轉盤與所述轉軸連接，所述轉軸與所述電機的輸出軸連接，所述密封殼設置在所述電機外。
優(yōu)選的，所述轉盤霧化機構還包括加熱裝置。
優(yōu)選的，還包括氣體破碎機構，所述氣體破碎機構用于進一步破碎經過所述轉盤霧化機構霧化成的金屬霧滴。
優(yōu)選的，氣體破碎機構為拉瓦爾噴嘴。
優(yōu)選的，還包括粉末收集機構，所述粉末收集機構用于收集經過所述氣體破碎機構破碎后的金屬粉末。
本發(fā)明提供的一種粉末制備裝置，由于包括殼體、無接觸熔煉機構以及霧化機構，無接觸熔煉機構和霧化機構設置于殼體中，因此殼體可以保證金屬粉末制備的環(huán)境與外界環(huán)境隔離，使得金屬粉末可以在含有少量惰性氣體的微正壓環(huán)境下進行制備，避免了金屬粉末摻入雜質，并且，由于無接觸熔煉機構將固體金屬棒熔化為金屬液流時，并不與固體金屬棒直接接觸，進一步避免了金屬液流摻入雜質。因此，無接觸熔煉機構熔化成的高純凈度的金屬液流再經霧化機構霧化為高純凈度的金屬霧滴，最終可經冷卻后形成高純凈度的金屬粉末。
附圖說明
為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明所提供的粉末制備裝置的結構示意圖。
具體實施方式
為了使本技術領域的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。
目前，國內外制備金屬3d打印粉末時，在熔化階段常使用坩堝熔化金屬固體，在高溫下，由于分子熱運動或氧化反應的存在，使得熔化得到的金屬液流摻進雜質，影響了所制備的粉末的純凈度。
本發(fā)明提供的一種粉末制備裝置，在熔化階段常使用無接觸熔煉機構2熔化金屬固體，避免了雜質的摻入，可以用于獲得高純凈度的金屬粉末。
如圖1所示，本發(fā)明提供的一種粉末制備裝置，包括殼體1、無接觸熔煉機構2以及霧化機構3，所述無接觸熔煉機構2和所述霧化機構3設置于所述殼體1中，所述無接觸熔煉機構2用于將固體金屬棒熔化為金屬液流，所述霧化機構3用于霧化經過所述無接觸熔煉機構2熔化成的金屬液流。
具體的，本發(fā)明提供的一種粉末制備裝置，由于包括殼體、無接觸熔煉機構以及霧化機構，無接觸熔煉機構和霧化機構設置于殼體中，因此殼體可以保證金屬粉末制備的環(huán)境與外界環(huán)境隔離，使得金屬粉末可以在含有少量惰性氣體的微正壓環(huán)境下進行制備，避免了金屬粉末摻入雜質，并且，由于無接觸熔煉機構將固體金屬棒熔化為金屬液流時，并不與固體金屬棒直接接觸，進一步避免了金屬液流摻入雜質。因此，無接觸熔煉機構熔化成的高純凈度的金屬液流再經霧化機構霧化為高純凈度的金屬霧滴，最終可經冷卻后形成高純凈度的金屬粉末。
其中，無接觸熔煉機構2為高頻感應線圈。
具體的，本發(fā)明所使用的固體金屬棒為合金電極棒6，合金電極棒6放置在高頻感應線圈的中，在高頻感應線圈的中心最佳，合金電極棒6在高頻感應線圈中上下移動，移動速度為0-200mm/min，并自轉，旋轉速度為0-90r.p.m。其中，高頻感應線圈的額定輸出功率為100kw，輸出功率調整范圍為5-100kw，工作頻率為100±50khz。高頻感應線圈中通過高頻電流時，一方面，高頻感應線圈的圈內產生瞬間變化的強磁場。根據法拉第電磁感應：變化的磁場產生電流。高頻感應線圈中的固體金屬棒產生感應電流，磁場頻率越高，趨膚效應越嚴重，使得感應電流密度集中于固體金屬棒表面，使得固體金屬棒的導電導電面積減小，電阻增大，固體金屬棒迅速升溫而熔化；另一方面，高頻感應線圈的圈內產生極性瞬間變化的強磁束，所引起的固體金屬棒內的磁滯損耗使得導體迅速升溫而熔化。并且，由于高頻感應線圈將固體金屬棒熔化為金屬液流時，并不與固體金屬棒直接接觸，因此，避免了金屬液流摻入雜質。
更具體的，合金電極棒6的直徑為20-50mm，長度為300-500mm，合金電極棒6的底端形貌為錐形、圓弧形、漏斗形等，利于形成匯合的金屬液流。
更進一步的，由于本發(fā)明提供的粉末制備裝置包括殼體1，殼體1可以保證金屬粉末制備的環(huán)境與外界環(huán)境隔離，使得金屬粉末可以在含有少量惰性氣體的微正壓環(huán)境下進行制備，進一步避免了金屬粉末摻入雜質。因此，高頻感應線圈熔化成的金屬液流再經霧化機構3霧化為金屬霧滴，最終可在含有少量惰性氣體的微正壓環(huán)境下冷卻形成高純凈度的金屬粉末。
其中，所述霧化機構3為轉盤霧化機構。
具體的，熔化所得的金屬液流流入高速轉動的轉盤霧化機構，由于離心力和重力對金屬液流的加速作用，分裂霧化后的金屬霧滴在轉盤霧化機構的邊緣沿切線方向甩出，由于金屬霧滴在沿切線方向甩出的方向各不一樣，因此，各金屬霧滴之間漸行漸遠，大小金屬霧滴之間避免了近距離接觸，因此，避免了衛(wèi)星顆粒的形成。并且由于金屬霧滴并沒有與空氣進行過多接觸和沖擊，因此，避免了空心粉末的形成。因此，本發(fā)明提供的粉末制備裝置，可以用于獲得高球形度、高致密度的實心金屬粉末。
其中，所述轉盤霧化機構包括轉盤301、轉軸302、電機以及密封殼303，所述轉盤301與所述轉軸302連接，所述轉軸302與所述電機的輸出軸連接，所述密封殼303設置在所述電機外。
具體的，電機發(fā)動使得轉軸302帶動轉盤301轉動，轉盤301的轉速高達60000-140000r.p.m，轉盤301材質采用紫銅、陶瓷、復合材料等，旋轉盤301形狀采用圓盤狀、碟狀、杯狀、平板狀等。由于轉盤301轉速高，因此金屬液流在接觸轉盤301到甩出轉盤301的時間差處于0.01-0.1s之間，由于金屬液流與轉盤301的接觸時間極短，因此，轉盤301的材料混入金屬液流使得金屬液流摻入雜質的幾率極小，進一步提高了所制備得到的金屬粉末的純凈度。
更具體的，密封殼303設置在所述電機外，使得電機與本發(fā)明提供的粉末制備裝置所制備得到的金屬粉末隔離，避免了金屬粉末進入電機內部，破壞電機的正常運轉。
其中，所述轉盤霧化機構還包括加熱裝置。
具體的，金屬液流從高頻感應線圈處落至轉盤301上的過程中，由于與環(huán)境之間的熱傳導作用，金屬液流的溫度將降低，加熱裝置可以為金屬液流提供熱量，防止了金屬液流的溫度在流落至轉盤301后降到凝固點以下，而導致金屬液流凝固而無法進一步霧化。
其中，還包括氣體破碎機構4，所述氣體破碎機構4用于進一步破碎經過所述轉盤霧化機構霧化成的金屬霧滴。
具體的，經過轉盤霧化機構霧化得到的金屬霧滴被氣體破碎機構4再次破碎，并在破碎的過程中快速冷卻為金屬粉末，使得所得的粉末粒度更加細小的同時，進一步避免了高溫的大小金屬霧滴相熔合為衛(wèi)星球體。
其中，氣體破碎機構4為拉瓦爾噴嘴。
具體的，氣體破碎機構4為均勻設置在轉盤霧化機構四周的殼體1上的超音速噴嘴，超音速噴嘴具體為拉瓦爾噴嘴，數量為8-16個，進入拉瓦爾噴嘴的惰性氣體的氣體流量≥5m3/h，通過拉瓦爾噴嘴加速后形成超音速霧化氣體，霧化壓力為0.5-15mpa，超音速霧化氣體從拉瓦爾噴嘴噴出后，使得周圍的氣體流動比率增強，超音速霧化氣體所形成的氣流與經過轉盤霧化機構霧化得到的金屬霧滴之間的摩擦力，使得金屬霧滴進一步被破碎成20-120μm的金屬霧滴。
更具體的，由于超音速霧化氣體與金屬霧滴之間的熱傳導和熱對流作用，使得金屬霧滴快速冷卻。
更具體的，惰性氣體為氬氣和/或氦氣。
其中，還包括粉末收集機構5，所述粉末收集機構5用于收集經過所述氣體破碎機構4破碎后的金屬粉末。
具體的，經過氣體破碎機構4破碎冷卻得到的金屬粉末落入粉末收集機構5中，粉末收集機構5可在不破壞爐內含有少量惰性氣體的微正壓環(huán)境的情況下連續(xù)輸出金屬粉末。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。