【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及合金粉末制备，具体是涉及一种快速冷却方式制备高性能cucrnb合金粉末的方法。
技术介绍
1、cucrnb系列材料因其良好的高强度、高导热、高软化温度的特性，在航空航天领域得到应用，由于火箭喷管内衬在制备过程需要经过约900℃的钎焊，传统的cucrzr、qcr0.8等铜合金经过钎焊后面临强度不足的现状，随着火箭推动力的不断提升、发射吨位及次数增多，并且提出了回收利用方面的成本需求，cucrnb因其具有细小弥散的cr2nb相，能够在保证高导热的前提下，具备高的软化温度，因此该材料愈发受到航空航天领域受到青睐，目前常规的制备工艺是采用真空感应气雾化工艺，但是受限于工艺及装备条件，得到的cr2nb相尺寸在3-5um之间，很难进一步细化，且其粉末的形状偏向于球形，适用于增材制造领域，而在粉末冶金成型方面，因其球形度过高反而导致粉末不易咬合成型，坯体的强度偏低，限制了粉末的适用领域，此外由于nb的熔点较高，导致熔炼温度高，造成制备粉末中nb的大量损耗。
2、真空感应气雾化制粉法：在真空条件下，通过电磁感应原理使感磁性较好的材料获得感应电流，达到加热融化的目的，在此过程中，由于整个过程发生在真空环境下，因此，有利于金属内部气体杂质的去除，得到的金属合金材料更加纯粹。在熔化过程中，因为感应熔炼技术的特点，液态的金属材料在坩埚内部由于受到电磁力的相互作用，可以自动实现搅拌，使成分更加均匀。随后将充分搅拌融化均匀的合金液体(一般过热100～150℃)，导入雾化器喷嘴系统，利用高压惰性气体将金属液体雾化破碎成大量细小的液滴
3、现有技术中的气雾化工艺的冷却速度有限，难以进一步细化cr2nb相的尺寸，使得最终产品的性能无法提升；采用传统的陶瓷坩埚为载体，在高温熔炼过程稳定性不佳，容易放气；以cu块、cr块、nb块为原材料，由于nb较为活泼极易氧化损耗，无法达到预期成分，而过量的添加不仅难以控制成分，且nb添加量越高，熔炼的温度会偏高；对于高熔点的nb块尺寸没有进行限制，造成熔炼过程温度的偏高；采用气雾化的方式制备的粉末偏球形，在增材制造领域能够应用，但对于粉末冶金领域由于球形粉末之间的咬合力不足造成成型困难，且强度较低。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种快速冷却方式制备高性能cucrnb合金粉末的方法。
2、本专利技术的技术方案是：一种快速冷却方式制备高性能cucrnb合金粉末的方法，包括以下步骤：
3、s1、配料：
4、将cu块、cr块、nb块、zr块称重配比，其中，cr块和nb块的原子比为2:1，cr块与nb块的总质量占cu块、cr块、nb块、zr块总质量的0.2-20％，zr块质量占cu块、cr块、nb块、zr块总质量的0.1％-1％；
5、s2、装炉：
6、将1/3质量的cu块置于熔炼坩埚的底部，然后将nb块、cr块置于熔炼坩埚中部，随后将剩余cu块置于熔炼坩埚上方，将熔炼坩埚放入熔炼雾化一体设备中；
7、s3、感应熔炼：
8、开启熔炼雾化一体设备的真空系统，抽真空度至4-8pa时，按照10kw、60kw、80kw、100kw、120kw的功率梯度对熔炼坩埚进行加热，每段梯度功率下持续时长为5min，调节真空系统使真空感应熔炼炉内真空度为4-8pa，随后提升功率至150-200kw持续加热至熔炼坩埚上方的cu块发红，开始产生熔化时，关闭真空系统，对真空感应熔炼炉内充入氩气至正压0.001-0.01mpa，提升真空感应熔炼炉功率至200-300kw，待熔炼坩埚上方cu块完全熔化后，随后加入zr块，持续加热至熔炼坩埚内原材料全部熔化；
9、s4、水气联合雾化制粉：
10、待过热度达到150-300℃时，通过雾化喷嘴喷出雾化氩气，雾化氩气压力为1-2mpa，高压水管内水压为9-15mpa，通过释放机构打开熔炼坩埚底部的堵头，将熔炼坩埚内金属熔液通过导流管导流经高压水气联合雾化的喷射区域，高压水气流将金属液体雾化破碎成大量细小液滴，细小的液滴在飞行中凝固成颗粒；
11、s5、冷却筛分：
12、细小的液滴滴落至冷却仓，再通过冷却筒的冷却形成cucrnb合金粉，再经过筛分获得所需粒度范围的cucrnb合金粉。
13、进一步地，所述熔炼雾化一体设备包括真空感应熔炼炉和固定连接在真空感应熔炼炉下方的雾化系统，所述真空感应熔炼炉包括熔炼仓，所述熔炼仓的底部固定连接有隔板，所述隔板的上方固定连接有坩埚槽，所述坩埚槽内放置有熔炼坩埚，所述熔炼仓的顶部固定连接有喂料口，所述喂料口上方铰接有密封盖，所述坩埚槽内壁嵌入式固定连接有感应感应加热线圈，所述熔炼坩埚底部设有流液口，所述流液口下方设有用于堵塞流液口的释放机构，熔炼仓的左侧固定连接有真空系统，熔炼仓左侧壁固定连通有氩气充入接口。
14、说明：通过真空感应熔炼炉对原材料进行熔炼，熔炼完成后直接进行雾化，降低了转运和中间包预热过程，提高了生产效率。
15、进一步地，所述释放机构包括堵头，所述堵头的底部固定连接有连接杆，连接杆的两端分别固定连接有一个液压杆，所述液压杆下方固定连接有滑块，所述滑块的中部连接有丝杆，所述丝杆的两端与所述熔炼仓的前后端转动连接，熔炼仓的后端固定连接有转动电机，所述转动电机与所述丝杆传动连接。
16、说明：通过释放机构将金属熔体释放至导流管内，进而节省了中间包加热和转运的时间。
17、进一步地，所述真空系统包括真空泵，所述真空泵的与所述熔炼仓的外壁固定连接，所述真空泵的进气口固定连通有真空管，所述真空管的另一端与所述熔炼仓内部固定连通。
18、说明：通过真空泵进行抽真空处理，降低熔炼仓内的氧含量，降低金属氧化物的含量，有利于提高cucrnb合金粉的材料性能。
19、进一步地，所述雾化系统包括雾化仓、高压水管，所述雾化仓的顶部固定连接有导流管，所述导流管的两侧各设有一个雾化喷嘴，所述雾化仓的左侧壁固定连接有氩气仓，所述氩气仓的出气口固定连接有导管和分叉管，所述导管与所述氩气充入接口固定连通，所述导管的末端分别与两个所述雾化喷嘴固定连通，所述雾化喷嘴的上固定连通有水雾喷嘴，所述水雾喷嘴与所述高压水管固定连通，所述高压水管末端外接增压泵，所述增压泵的进水口通过管道外接水源；所述雾化仓的底部放置有冷却筒，雾化仓的前侧设有密封舱门，雾化仓的侧壁固定连通有排气管，所述氩气仓的底部设有压缩泵一，所述压缩泵一的进气口与所述雾化仓固定连通，所述压缩泵一的出气口与所述氩气仓固定连通。
20、说明：氩气与水雾形成的水气联合雾化效果，由于在水雾化的过程有气体参与，使得金属液滴的冷却速度减慢，从而使得粉末颗粒的形状介于气雾化和水雾化之间。
21、进一步地，所述冷却筒包括筒体、冷气管、回流管，所述筒体内部设有冷却腔，所述冷却腔的左侧下方设有冷气进口，所述冷却腔的右侧上方设有冷气出口，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种快速冷却方式制备高性能CuCrNb合金粉末的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1中所述的一种快速冷却方式制备高性能CuCrNb合金粉末的方法，其特征在于，所述熔炼雾化一体设备包括真空感应熔炼炉(1)和固定连接在真空感应熔炼炉(1)下方的雾化系统(2)，所述真空感应熔炼炉(1)包括熔炼仓(11)，所述熔炼仓(11)的底部固定连接有隔板(12)，所述隔板(12)的上方固定连接有坩埚槽(13)，所述坩埚槽(13)内放置有熔炼坩埚(14)，所述熔炼仓(11)的顶部固定连接有喂料口(15)，所述喂料口(15)上方铰接有密封盖(16)，所述坩埚槽(13)内壁嵌入式固定连接有感应感应加热线圈(17)，所述熔炼坩埚(14)底部设有流液口(141)，所述流液口(141)下方设有用于堵塞流液口(141)的释放机构(18)，熔炼仓(11)的左侧固定连接有真空系统(19)，熔炼仓(11)左侧壁固定连通有氩气充入接口(111)。
3.如权利要求2中所述的一种快速冷却方式制备高性能CuCrNb合金粉末的方法，其特征在于，所述释放机构(18)包括堵头(181)，所
4.如权利要求2中所述的一种快速冷却方式制备高性能CuCrNb合金粉末的方法，其特征在于，所述真空系统(19)包括真空泵(191)，所述真空泵(191)的与所述熔炼仓(11)的外壁固定连接，所述真空泵(191)的进气口固定连通有真空管(192)，所述真空管(192)的另一端与所述熔炼仓(11)内部固定连通。
5.如权利要求2中所述的一种快速冷却方式制备高性能CuCrNb合金粉末的方法，其特征在于，所述雾化系统(2)包括雾化仓(21)、高压水管(232)，所述雾化仓(21)的顶部固定连接有导流管(22)，所述导流管(22)的两侧各设有一个雾化喷嘴(23)，所述雾化仓(21)的左侧壁固定连接有氩气仓(24)，所述氩气仓(24)的出气口固定连接有导管(25)和分叉管(26)，所述导管(25)与所述氩气充入接口(111)固定连通，所述导管(25)的末端分别与两个所述雾化喷嘴(23)固定连通，所述雾化喷嘴(23)的上固定连通有水雾喷嘴(231)，所述水雾喷嘴(231)与所述高压水管(232)固定连通，所述高压水管(232)末端外接增压泵(233)，所述增压泵(233)的进水口通过管道外接水源；所述雾化仓(21)的底部放置有冷却筒(27)，雾化仓(21)的前侧设有密封舱门(28)，雾化仓(21)的侧壁固定连通有排气管(29)，所述氩气仓(24)的底部设有压缩泵一(241)，所述压缩泵一(241)的进气口与所述雾化仓(21)固定连通，所述压缩泵一(241)的出气口与所述氩气仓(24)固定连通。
6.如权利要求5中所述的一种快速冷却方式制备高性能CuCrNb合金粉末的方法，其特征在于，所述冷却筒(27)包括筒体(271)、冷气管(272)、回流管(273)，所述筒体(271)内部设有冷却腔(274)，所述冷却腔(274)的左侧下方设有冷气进口(275)，所述冷却腔(274)的右侧上方设有冷气出口(276)，所述雾化仓(21)的右侧设有液氮仓(277)，所述液氮仓(277)的顶部固定连通有压缩泵二(278)，所述液氮仓(277)的出气口通过所述冷气管(272)与所述冷气进口(275)固定连通，所述压缩泵二(278)的出气口与液氮仓(277)固定连通，所述冷气出口(276)通过所述回流管(273)与所述压缩泵二(278)进气口固定连通。
...【技术特征摘要】
1.一种快速冷却方式制备高性能cucrnb合金粉末的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1中所述的一种快速冷却方式制备高性能cucrnb合金粉末的方法，其特征在于，所述熔炼雾化一体设备包括真空感应熔炼炉(1)和固定连接在真空感应熔炼炉(1)下方的雾化系统(2)，所述真空感应熔炼炉(1)包括熔炼仓(11)，所述熔炼仓(11)的底部固定连接有隔板(12)，所述隔板(12)的上方固定连接有坩埚槽(13)，所述坩埚槽(13)内放置有熔炼坩埚(14)，所述熔炼仓(11)的顶部固定连接有喂料口(15)，所述喂料口(15)上方铰接有密封盖(16)，所述坩埚槽(13)内壁嵌入式固定连接有感应感应加热线圈(17)，所述熔炼坩埚(14)底部设有流液口(141)，所述流液口(141)下方设有用于堵塞流液口(141)的释放机构(18)，熔炼仓(11)的左侧固定连接有真空系统(19)，熔炼仓(11)左侧壁固定连通有氩气充入接口(111)。
3.如权利要求2中所述的一种快速冷却方式制备高性能cucrnb合金粉末的方法，其特征在于，所述释放机构(18)包括堵头(181)，所述堵头(181)的底部固定连接有连接杆(182)，连接杆(182)的两端分别固定连接有一个液压杆(183)，所述液压杆(183)下方固定连接有滑块(184)，所述滑块(184)的中部连接有丝杆(185)，所述丝杆(185)的两端与所述熔炼仓(11)的前后端转动连接，熔炼仓(11)的后端固定连接有转动电机(186)，所述转动电机(186)与所述丝杆(185)传动连接。
4.如权利要求2中所述的一种快速冷却方式制备高性能cucrnb合金粉末的方法，其特征在于，所述真空系统(19)包括真空泵(191)，所述真空泵(191)的与所述熔炼仓(11)的外壁固定连接，所述真空泵(191)的进气口固定连通有真空管(192)，所述真空管(192)的另一端与所述熔炼仓(11)内部固...
【专利技术属性】
技术研发人员：张石松，聂红锋，闫利平，彭坤，翟荣荣，
申请(专利权)人：陕西斯瑞扶风先进铜合金有限公司，
类型：发明
国别省市：
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