Способ получения порошка из твердого материала

 

Использование: для получения порошковых материалов, в частности порошков металлов, сплавов и многокомпонентных химических соединений. Сущность изобретения: нагревают образец материала и распыливают образовавшуюся пленку расплава потоком газа или плазмы в режиме трансзвукового течения. Поток направляют вдоль расплавляемой поверхности образца.

Изобретение относится к области порошковых материалов и может быть использовано для получения порошков металлов, сплавов и многокомпонентных химических соединений на основе металлов и неметаллов.

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.

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.

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.

Цель изобретения повышение дисперсности порошка и улучшение однородности его фракционного состава.

Технический результат улучшение качества распыливания пленки расплава.

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.

Описываемый способ получения порошка может быть реализован следующим образом.

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.

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.

Экспериментальная апробация описываемого способа показала возможность получения порошка узкофракционного состава со средним размером частиц 3 мкм.

Формула изобретения

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.