Способы и устройства для получения металлического порошкового материала - RU2017143576A
Код документа: RU2017143576A
Формула
1. Способ получения металлического порошкового материала, включающий:
подачу сырьевых материалов в плавильный под;
плавление сырьевых материалов в плавильном поде с помощью источника тепла с получением расплавленного материала;
пропускание по меньшей мере части расплавленного материала из плавильного пода напрямую или опосредованно в распылительный под;
нагревание расплавленного материала в распылительном поде с помощью второго источника тепла;
пропускание по меньшей мере части расплавленного материала из распылительного пода в расплавленном состоянии в распылительное сопло; и
формирование распыленных капель расплавленного материала с помощью распылительного сопла, после чего по меньшей мере часть распыленных капель затвердевает с образованием металлического порошкового материала.
2. Способ по п. 1, в котором по меньшей мере часть расплавленного материала проходит из плавильного пода через по меньшей мере один дополнительный под перед попаданием в распылительный под.
3. Способ по п. 1, в котором первый источник тепла и второй источник тепла, каждый независимо, содержит по меньшей мере одно из плазменной горелки, электронно-лучевого генератора, генерирующего электроны нагревательного устройства, лазера, электродугового устройства и индукционной катушки.
4. Способ по п. 1, в котором перед пропусканием в распылительный под расплавленный материал подвергают по меньшей мере одному из рафинирования и гомогенизации.
5. Способ по п. 1, также включающий пропускание по меньшей мере части расплавленного материала через холодную индукционную направляющую, расположенную выше по потоку от распылительного сопла.
6. Способ по п. 5, в котором холодная индукционная направляющая содержит смежный с распылительным подом вход и смежный с распылительным соплом выход, и при этом у входа расположена электропроводящая катушка, которая выполнена с возможностью нагрева расплавленного материала для инициации пропускания по меньшей мере части расплавленного материала из распылительного пода в распылительное сопло.
7. Способ по п. 6, в котором электропроводящая катушка выполнена с возможностью нагрева расплавленного материала в диапазоне от ликвидуса материала до температуры на 500°С выше ликвидуса.
8. Способ по п. 5, в котором холодная индукционная направляющая содержит смежный с распылительным подом вход и смежный с распылительным соплом выход, и при этом у выхода расположена электропроводящая катушка, которая выполнена с возможностью регулируемого нагрева расплавленного материала.
9. Способ по п. 8, в котором электропроводящая катушка выполнена с возможностью нагрева расплавленного материала в диапазоне от ликвидуса материала до температуры на 500°С выше ликвидуса.
10. Способ по п. 5, в котором холодная индукционная направляющая содержит смежный с распылительным подом вход и смежный с распылительным соплом выход, при этом у выхода расположена электропроводящая катушка, которая выполнена с возможностью остановки прохождения расплавленного материала в распылительное сопло.
11. Способ по п. 1, в котором распылительное сопло включает в себя множество распылительных плазменных горелок, образующих струи плазмы, которые сходятся в одной точке и формируют распыленные капли расплавленного материала.
12. Способ по п. 1, в котором распылительное сопло образует по меньшей мере одну газовую струю, которая рассеивает расплавленный материал с образованием распыленных капель.
13. Способ по п. 1, в котором по меньшей мере часть расплавленного материала проходит в распылительное сопло непрерывно.
14. Способ по п. 1, в котором состав металлического порошкового материала выбран из технически чистого титана, титановых сплавов, сплавов алюминида титана, технически чистого никеля, никелевых сплавов, технически чистого циркония, циркониевых сплавов, технически чистого ниобия, ниобиевых сплавов, технически чистого тантала, танталовых сплавов, технически чистого вольфрама и вольфрамовых сплавов.
15. Способ по п. 1, в котором состав металлического порошкового материала содержит более 10 млн-1 бора.
16. Способ по п. 1, в котором состав металлического порошкового материала содержит, по массе, примерно 4 процента ванадия, примерно 6 процентов алюминия, а остальное - титан и примеси.
17. Способ по п. 1, в котором средний размер частиц металлического порошкового материала составляет в диапазоне от 10 мкм до 150 мкм.
18. Способ по п. 1, в котором распределение частиц металлического порошкового материала по размерам составляет от 40 мкм до 120 мкм.
19. Способ по п. 1, в котором распределение частиц металлического порошкового материала по размерам составляет от 15 мкм до 45 мкм.
20. Металлический порошковый материал, полученный способом по п. 1.
21. Металлический порошковый материал по п. 20, в котором состав металлического порошкового материала выбран из технически чистого титана, титановых сплавов, сплавов алюминида титана, технически чистого никеля, никелевых сплавов, технически чистого циркония, циркониевых сплавов, технически чистого ниобия, ниобиевых сплавов, технически чистого тантала, танталовых сплавов, технически чистого вольфрама и вольфрамовых сплавов.
22. Металлический порошковый материал по п. 20, в котором состав металлического порошкового материала содержит, по массе, примерно 4 процента ванадия, примерно 6 процентов алюминия, а остальное - титан и примеси.
23. Металлический порошковый материал по п. 20, в котором средний размер частиц металлического порошкового материала составляет от 10 мкм до 150 мкм.
24. Металлический порошковый материал по п. 20, в котором распределение частиц металлического порошкового материала по размерам составляет от 40 мкм до 120 мкм.
25. Металлический порошковый материал по п. 20, в котором распределение частиц металлического порошкового материала по размерам составляет от 15 мкм до 45 мкм.
26. Металлический порошковый материал по п. 20, в котором металлический порошковый материал содержит более 10 млн-1 бора.
27. Устройство для получения металлического порошкового материала, содержащее:
плавильный под, выполненный с возможностью приема сырьевых материалов;
первый источник тепла, выполненный с возможностью плавления сырьевых материалов с получением расплавленного материала;
распылительный под, выполненный с возможностью прямого или опосредованного приема по меньшей мере части расплавленного материала из плавильного пода;
второй источник тепла, выполненный с возможностью нагрева расплавленного материала в распылительном поде;
распылительное сопло, выполненное с возможностью формирования распыленных капель расплавленного материала;
узел переноса, соединенный с распылительным подом и распылительным соплом, при этом узел переноса выполнен с возможностью пропускания расплавленного материала из распылительного пода в распылительное сопло в расплавленном состоянии; и
сборник, выполненный с возможностью приема распыленных капель.
28. Устройство по п. 27, также содержащее по меньшей мере один дополнительный под, промежуточный между и сообщающийся с плавильным подом и распылительным подом.
29. Устройство по п. 28, в котором плавильный под, распылительный под и упомянутый по меньшей мере один дополнительный под расположены в линию.
30. Устройство по п. 28, в котором плавильный под, распылительный под и упомянутый по меньшей мере один дополнительный под расположены со смещением в конфигурации, выбранной из зигзагообразного расположения, L-образного расположения и C-образного расположения.
31. Устройство по п. 28, в котором по меньшей мере один из плавильного пода, распылительного пода и упомянутого по меньшей мере одного дополнительного пода выполнен с возможностью по меньшей мере одного из рафинирования и гомогенизации расплавленного материала.
32. Устройство по п. 27, в котором первый источник тепла связан с плавильным подом, а второй источник тепла связан с распылительным подом.
33. Устройство по п. 32, в котором первый источник тепла и второй источник тепла, каждый независимо, содержит по меньшей мере одно из плазменной горелки, электронно-лучевого генератора, генерирующего электроны нагревательного устройства, лазера, электродугового устройства и индукционной катушки.
34. Устройство по п. 28, в котором с упомянутым по меньшей мере одним дополнительным подом связан дополнительный источник тепла, и при этом дополнительный источник тепла содержит по меньшей мере одно из плазменной горелки, электронно-лучевого генератора, генерирующего электроны нагревательного устройства, лазера, электродугового устройства и индукционной катушки.
35. Устройство по п. 27, в котором узел переноса содержит холодную индукционную направляющую.
36. Устройство по п. 35, в котором холодная индукционная направляющая содержит смежный с распылительным подом вход и смежный с распылительным соплом выход, и при этом у входа расположена электропроводящая катушка, которая выполнена с возможностью нагрева расплавленного материала для инициации пропускания по меньшей мере части расплавленного материала в распылительное сопло.
37. Устройство по п. 36, в котором электропроводящая катушка выполнена с возможностью нагрева расплавленного материала в диапазоне от ликвидуса материала до температуры на 500°С выше ликвидуса.
38. Устройство по п. 35, в котором холодная индукционная направляющая содержит смежный с распылительным подом вход и смежный с распылительным соплом выход, и при этом у выхода расположена электропроводящая катушка, которая выполнена с возможностью регулируемого нагрева расплавленного материала.
39. Устройство по п. 38, в котором электропроводящая катушка выполнена с возможностью нагрева расплавленного материала в диапазоне от ликвидуса материала до температуры на 500°С выше ликвидуса.
40. Устройство по п. 38, в котором холодная индукционная направляющая содержит смежный с распылительным подом вход и смежный с распылительным соплом выход, и при этом у выхода расположена электропроводящая катушка, которая выполнена с возможностью остановки прохождения расплавленного материала в распылительное сопло.
41. Устройство по п. 27, в котором распылительное сопло включает в себя множество распылительных плазменных горелок, образующих струи плазмы, которые сходятся в одной точке и формируют распыленные капли расплавленного материала.
42. Устройство по п. 27, в котором распылительное сопло образует по меньшей мере одну газовую струю, которая рассеивает расплавленный материал с образованием распыленных капель.
43. Устройство по п. 27, в котором положение сборника относительно распылительного сопла является регулируемым.
44. Устройство по п. 27, в котором сборник выбран из камеры, формы и вращающегося барабана.
