本發(fā)明涉及一種高細(xì)粉收得率的tizrvnbal合金粉末的制備方法，屬于合金粉體材料。

背景技術(shù)：

1、tizrvnbal合金是一種具有代表性的輕質(zhì)高熵合金，其特點(diǎn)包括高比強(qiáng)度、優(yōu)異的強(qiáng)韌性、良好的高溫穩(wěn)定性，以及出色的耐蝕性。這些特性使其在航空航天、汽車、能源等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。為了實(shí)現(xiàn)tizrvnbal合金高性能復(fù)雜構(gòu)件的制備，增材制造技術(shù)是一種有效的技術(shù)途徑。在增材制造過程中，金屬粉末作為關(guān)鍵原材料，其品質(zhì)直接關(guān)系到最終構(gòu)件的性能與可靠性。因此，對金屬粉末具有著較高的要求，包括高球形度、高流動性以及高細(xì)粉收得率等。

2、然而，由于tizrvnbal合金自身具備的高熔點(diǎn)、活性大和流動性差等特點(diǎn)，使得現(xiàn)有的粉末制備技術(shù)面臨一定挑戰(zhàn)。目前，盡管傳統(tǒng)的電極感應(yīng)氣霧化工藝以及新興的懸浮熔煉水冷坩堝氣霧化工藝能夠滿足高球形度和高流動性的要求，但在細(xì)粉收得率方面仍存在明顯不足，這限制了tizrvnbal合金在增材制造中的廣泛應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種高細(xì)粉收得率的tizrvnbal合金粉末的制備方法。本發(fā)明采用懸浮熔煉水冷坩堝氣霧化制粉工藝，對氣霧化制粉工藝中導(dǎo)流管和噴嘴結(jié)構(gòu)進(jìn)行了耦合設(shè)計(jì)，制備得到高細(xì)粉收得率的tizrvnbal合金粉末。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下。

3、一種高細(xì)粉收得率的tizrvnbal合金粉末的制備方法，方法步驟包括：

4、(1)確定合金成分：輕質(zhì)高熵合金tizrvnbal的化學(xué)成分及原子百分比為tiazrbvcnbdale，其中，25≤a≤60％，5≤b≤30％，5≤c≤20％，10≤d≤25％，0<e≤10％，且a+b+c+d+e＝100％；

5、(2)預(yù)合金化：根據(jù)合金成分及比例將各元素的金屬塊進(jìn)行稱重后加入懸浮熔煉水冷銅坩堝中，對水冷銅坩堝內(nèi)進(jìn)行抽真空，然后通入惰性氣體，在水冷銅坩堝內(nèi)將金屬塊熔化，融化后進(jìn)行冷凝，得到合金錠；

6、(3)冷坩堝熔煉：將合金錠重新加入到水冷銅坩堝內(nèi)，抽真空，然后通入通入惰性氣體，加熱熔化合金錠，當(dāng)合金錠完全熔化后在1700～1750℃下保溫，并對水冷銅坩堝底部連接的導(dǎo)流管進(jìn)行加熱；其中，導(dǎo)流管直徑為2～5mm；

7、(4)霧化制粉：導(dǎo)流管溫度達(dá)到1700～1750℃后，開啟霧化氣體進(jìn)行霧化制粉，從導(dǎo)流管底部流出的合金熔液沖擊破碎成小液滴并凝固形成粉體；其中，霧化噴嘴為環(huán)形結(jié)構(gòu)，噴嘴出口縫隙大小為0.8～1.2mm，噴嘴與導(dǎo)流管出口對齊，且導(dǎo)流管與噴嘴之間的角度為50°～60°，霧化氣體壓力為4～8mpa；

8、(5)霧化制粉結(jié)束后，冷卻篩分，得到一種高細(xì)粉收得率的tizrvnbal合金粉末。

9、優(yōu)選的，步驟(1)中，35％≤a≤55％，10≤b≤25％，8≤c≤15％，10≤d≤20％，1≤e≤7％。

10、優(yōu)選的，步驟(2)中，所述金屬塊的純度大于99％。

11、優(yōu)選的，步驟(2)中，抽真空至5×10-3pa以下。

12、優(yōu)選的，步驟(2)中，導(dǎo)流管直徑為3～4mm。

13、優(yōu)選的，步驟(3)中，抽真空至2×10-2pa以下。

14、優(yōu)選的，步驟(4)中，噴嘴出口縫隙大小為0.9～1.0mm。

15、優(yōu)選的，步驟(4)中，霧化氣體壓力為5～6mpa。

16、優(yōu)選的，所述惰性氣體為氬氣。

17、一種高細(xì)粉收得率的tizrvnbal合金粉末，通過以上方法制備得到。

18、有益效果

19、本發(fā)明提供了一種高細(xì)粉收得率的tizrvnbal合金粉末的制備方法，通過對氣霧化制粉工藝中的導(dǎo)流管直徑進(jìn)行了設(shè)計(jì)。通過適當(dāng)減小導(dǎo)流管的直徑，并增加坩堝底部的加熱功率而獲得高溫細(xì)流體；同時對氣霧化制粉工藝中噴嘴的幾何形狀和位置進(jìn)行了設(shè)計(jì)，采用環(huán)形噴嘴以增強(qiáng)與導(dǎo)流管流出流體之間的耦合作用。調(diào)整環(huán)形噴嘴的孔隙，以便與導(dǎo)流管直徑相匹配，減少流體流動的阻力，進(jìn)一步增強(qiáng)氣體與流體的相互作用。調(diào)整噴嘴與導(dǎo)流管之間的相對位置和角度，以便霧化氣體和流體之間更好的接觸，可以使氣體更有效地將流體霧化，形成更細(xì)小的液滴，提高了細(xì)粉率。

20、本發(fā)明提供了一種高細(xì)粉收得率的tizrvnbal合金粉末的制備方法，對氣霧化制粉工藝中的導(dǎo)流管和噴嘴進(jìn)行了流速匹配設(shè)計(jì)，調(diào)節(jié)霧化氣體的壓力，確保氣體的速度足夠高，可以有效的霧化液體，同時防止液滴過大。通過流量控制閥精確控制導(dǎo)流管內(nèi)流體的流出速度，使其與霧化氣體流速相匹配，這提供了更穩(wěn)定的流體流動路徑，減少了流體流動的湍流和不穩(wěn)定性，有助于控制顆粒的大小和形狀，提高細(xì)粉的收得率。

21、本發(fā)明提供了一種高細(xì)粉收得率的tizrvnbal合金粉末，獲得的高溫細(xì)流體的溫度較高，液體的粘性較低，因此形成的粉末顆粒不易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，這有助于獲得高球形度的粉末，增加了粉末的球形度。

技術(shù)特征：

1.一種高細(xì)粉收得率的tizrvnbal合金粉末的制備方法，其特征在于：方法步驟包括：

2.如權(quán)利要求1所述的一種高細(xì)粉收得率的tizrvnbal合金粉末的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，35％≤a≤55％，10≤b≤25％，8≤c≤15％，10≤d≤20％，1≤e≤7％。

3.如權(quán)利要求1所述的一種高細(xì)粉收得率的tizrvnbal合金粉末的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，所述金屬塊的純度大于99％。

4.如權(quán)利要求1所述的一種高細(xì)粉收得率的tizrvnbal合金粉末的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，抽真空至5×10-3pa以下。

5.如權(quán)利要求1或3或4所述的一種高細(xì)粉收得率的tizrvnbal合金粉末的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，導(dǎo)流管直徑為3～4mm。

6.如權(quán)利要求1所述的一種高細(xì)粉收得率的tizrvnbal合金粉末的制備方法，其特征在于：步驟(3)中，抽真空至2×10-2pa以下。

7.如權(quán)利要求1所述的一種高細(xì)粉收得率的tizrvnbal合金粉末的制備方法，其特征在于：步驟(4)中，噴嘴出口縫隙大小為0.9～1.0mm。

8.如權(quán)利要求1或7所述的一種高細(xì)粉收得率的tizrvnbal合金粉末的制備方法，其特征在于：步驟(4)中，霧化氣體壓力為5～6mpa。

9.如權(quán)利要求1所述的一種高細(xì)粉收得率的tizrvnbal合金粉末的制備方法，其特征在于：所述惰性氣體為氬氣。

10.一種高細(xì)粉收得率的tizrvnbal合金粉末，其特征在于：通過權(quán)利要求1～9任意一項(xiàng)所述方法制備得到。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種高細(xì)粉收得率的TiZrVNbAl合金粉末的制備方法，屬于合金粉體材料技術(shù)領(lǐng)域。通過對氣霧化制粉工藝中的導(dǎo)流管直徑進(jìn)行了設(shè)計(jì)。通過適當(dāng)減小導(dǎo)流管的直徑，并增加坩堝底部的加熱功率而獲得高溫細(xì)流體；同時對氣霧化制粉工藝中噴嘴的幾何形狀和位置進(jìn)行了設(shè)計(jì)，采用環(huán)形噴嘴以增強(qiáng)與導(dǎo)流管流出流體之間的耦合作用。調(diào)整環(huán)形噴嘴的孔隙，以便與導(dǎo)流管直徑相匹配，減少流體流動的阻力，進(jìn)一步增強(qiáng)氣體與流體的相互作用。調(diào)整噴嘴與導(dǎo)流管之間的相對位置和角度，以便霧化氣體和流體之間更好的接觸，可以使氣體更有效地將流體霧化，形成更細(xì)小的液滴，提高了細(xì)粉率。

技術(shù)研發(fā)人員：孫世海,段旭楠,王本鵬,薛云飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京理工大學(xué)唐山研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19