RU2058221C1 - Solid material powder production method - Google Patents

Abstract

FIELD: powder materials production. SUBSTANCE: sample of material is heated and formed melt film is dispersed by flux of plasma or gas in mode of transonic current. Flux is directed along melting surface of sample. EFFECT: method allows to increase productivity.

Description

Изобретение относится к области порошковых материалов и может быть использовано для получения порошков металлов, сплавов и многокомпонентных химических соединений на основе металлов и неметаллов. The invention relates to the field of powder materials and can be used to obtain powders of metals, alloys and multicomponent chemical compounds based on metals and non-metals.

Проблема получения порошков из твердых материалов со средним размером частиц 1 10 мкм является достаточно острой. Традиционные газо- и водораспылительные методы дробления расплавов материалов не позволяют преодолеть барьер в 20 30 мкм. По существу порошки менее 10 мкм, особенно 1 5 мкм, получают механическим измельчением порошков с более крупными частицами в различного рода мельницах. Это очень трудоемкие и малопроизводительные технологии, недостаток которых состоит также в том, что в процессе измельчения происходит загрязнение конечного продукта. The problem of obtaining powders from solid materials with an average particle size of 1 10 μm is quite acute. Traditional gas and water spraying methods for crushing melts of materials do not allow to overcome the barrier of 20 30 microns. Essentially, powders of less than 10 μm, especially 1 5 μm, are obtained by mechanical grinding of powders with larger particles in various kinds of mills. These are very labor-intensive and low-productivity technologies, the disadvantage of which is also that the final product is contaminated during grinding.

Известен способ получения порошка, включающий нагрев материала до образования расплава, который направляют в поле течения высоконапорного потока холодного или горячего газа [1]
Такой способ имеет ограниченные возможности по дисперсности частиц порошка вследствие относительно больших исходных размеров размываемых масс материала, которые, как правило, составляют несколько миллиметров (например, диаметр свободно падающей струи расплава). Большие исходные размеры дробящих струй расплава обусловливаются низкими скоростями подачи струй в поле течения газового потока.A known method of producing powder, comprising heating the material to form a melt, which is directed into the flow field of a high-pressure stream of cold or hot gas [1]
This method has limited ability to disperse powder particles due to the relatively large initial dimensions of the eroded masses of the material, which, as a rule, are several millimeters (for example, the diameter of a freely falling melt jet). The large initial dimensions of the crushing jets of the melt are due to the low feed rates of the jets in the gas flow field.

Наиболее близким к описываемому является способ получения порошка из твердого материала, включающий нагрев образца материала с образованием поверхностной пленки расплава и ее распыливание путем воздействия на образец потоком газа или плазмы, при этом образец материала в виде цилиндрического слитка вращают, а поток направляют на его торец [2]
В таком способе ввиду низконапорности потока основными силами, влияющими на распыливание пленки расплава, являются центробежные силы, которые по радиусу торца слитка являются существенно переменными, вследствие чего получаемый порошок имеет полидисперсный состав. Кроме того, ограниченные возможности по частоте вращения слитка своим следствием имеют ограниченные возможности по дисперности получаемых порошков. Так, даже при частоте вращения 30 50 тыс. об/мин не удается для жаропрочных сплавов преодолеть порог в 10 мкм.Closest to the described is a method of producing a powder from a solid material, comprising heating a sample of the material with the formation of a surface melt film and spraying it by exposing the sample to a gas or plasma stream, while the sample material is rotated in the form of a cylindrical ingot, and the stream is directed to its end [ 2]
In this method, due to the low flow rate, the main forces affecting the atomization of the melt film are centrifugal forces, which are substantially variable along the radius of the end face of the ingot, as a result of which the resulting powder has a polydisperse composition. In addition, the limited possibilities for the frequency of rotation of the ingot result in the limited possibilities for the dispersion of the obtained powders. So, even at a rotation frequency of 30 to 50 thousand rpm, it is not possible for heat-resistant alloys to overcome the threshold of 10 microns.

Цель изобретения повышение дисперсности порошка и улучшение однородности его фракционного состава. The purpose of the invention is to increase the dispersion of the powder and improve the uniformity of its fractional composition.

Технический результат улучшение качества распыливания пленки расплава. EFFECT: improved quality of atomization of a melt film.

Это достигается тем, что по сравнению с известным способом получения порошка из твердого материала, включающим нагрев образца материала с образованием поверхностной пленки расплава и ее распыливания путем воздействия на образец потоком газа или плазмы, в описываемом способе нагрев образца и распыливание пленки осуществляют в режиме трансзвукового течения, причем поток направляют вдоль расплавляемой поверхности образца. This is achieved by the fact that in comparison with the known method for producing powder from a solid material, which involves heating a sample of a material to form a surface melt film and spraying it by exposing the sample to a gas or plasma stream, in the described method, the sample is heated and the film is sprayed in the transonic flow mode moreover, the flow is directed along the molten surface of the sample.

Описываемый способ получения порошка может быть реализован следующим образом. The described method of producing powder can be implemented as follows.

Образец материала в виде прутка, слитка, проволоки и т.п. размещают в зоне критического сечения сверхзвукового сопла, что обеспечивает воздействие на образец потоком газа или плазмы в режиме трансзвукового течения. В этой зоне сопла на поверхность образца действуют максимальные тепловые потоки и скоростные напоры, что создает оптимальные условия для нагрева образца и распыливания пленки. Этому способствует также и направление потока вдоль расплавляемой поверхности образца. Sample material in the form of a bar, ingot, wire, etc. placed in the critical section zone of a supersonic nozzle, which provides exposure to the sample by a gas or plasma flow in the transonic flow mode. In this zone of the nozzle, the maximum heat fluxes and velocity heads act on the surface of the sample, which creates optimal conditions for heating the sample and spraying the film. The flow direction along the molten surface of the sample also contributes to this.

Для выделения порошка поток с распыленными в нем частицами пленки охлаждают путем теплообмена в канале подачи к фильтру, либо путем вдува или впрыска в поток соответственно газообразного или жидкого хладагента. To separate the powder, the stream with the film particles sprayed in it is cooled by heat exchange in the feed channel to the filter, or by injection or injection into the stream, respectively, of gaseous or liquid refrigerant.

Экспериментальная апробация описываемого способа показала возможность получения порошка узкофракционного состава со средним размером частиц 3 мкм. Experimental testing of the described method showed the possibility of obtaining a powder of narrow-fraction composition with an average particle size of 3 μm.

Claims (1)

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА ИЗ ТВЕРДОГО МАТЕРИАЛА, включающий нагрев образца материала с образованием поверхностной пленки расплава и ее распыливание путем воздействия на образец потоком газа и плазмы, отличающийся тем, что нагрев образца и распыливание пленки осуществляют в режиме трансзвукового течения потока, причем поток направляют вдоль расплавляемой поверхности образца. METHOD FOR PRODUCING POWDER FROM SOLID MATERIAL, comprising heating a sample of material to form a surface melt film and spraying it by exposing the sample to a gas and plasma stream, characterized in that the sample is heated and the film is sprayed in a transonic flow mode, the flow being directed along the molten surface sample.