制备合金粉末的装置、方法及应用该粉末制备靶材的方法与流程

技术特征：
1.一种制备高铝含量钛铝合金球形粉末的装置，其特征在于，包括用以提供制粉气氛的雾化舱室，所述雾化舱室的一侧分布有真空控制系统、驱动电机，另一侧分布有等离子枪冷却及控制系统，惰性气体组件；所述雾化舱室通过其底部的转动下粉嘴(4)与纯铝粉末收集器或钛铝粉末收集器相连通；所述真空控制系统通过真空管路与雾化舱室相连通，所述驱动电机连接纯铝棒材(1)；所述等离子枪冷却及控制系统中的等离子枪(2)安装于雾化舱室的内壁，所述等离子枪(2)与惰性气体组件的送粉管路相连，所述送粉管路与装有钛粉(3-4)的粉末输送器(3)相连；所述等离子枪(2)与纯铝棒材(1)的中心轴线位于同一直线上。2.根据权利要求1所述的制备高铝含量钛铝合金球形粉末的装置，其特征在于，所述粉末输送器(3)包括输送器本体；所述粉末输送器本体的顶部分别设置有加料阀门(3-1)、真空组件，所述加料阀门(3-1)、真空组件均与粉末输送器本体内的脱气仓(3-2)相连；所述脱气仓(3-2)的底部通过下粉流量控制器(3-5)与送粉管路相连通。3.根据权利要求2所述的制备高铝含量钛铝合金球形粉末的装置，其特征在于，所述脱气仓(3-2)的外部缠绕有加热电阻圈(3-3)。4.根据权利要求1所述的制备高铝含量钛铝合金球形粉末的装置，其特征在于，所述等离子枪(2)包括枪体及安装在枪体端部的枪头，所述枪头包括位于中心的进气及粉末输送管路，所述进气及粉末输送管路的外部分布有冷却管路，所述冷却管路连通至等离子枪阳极(2-5)；所述进气管路的出气端连接有等离子枪阴极(2-4)，所述等离子枪阴极(2-4)和等离子枪阳极(2-5)之间设置有绝缘板(2-3)。5.一种制备高铝含量钛铝合金球形粉末的方法，其特征在于，应用权利要求1-4任一项所述的装置制备高铝含量钛铝合金球形粉末，具体步骤如下：1）制备纯度≥99.99%的纯铝棒材(1)；2）对所述纯铝棒材(1)进行机械加工处理；3）将步骤2）处理后的纯铝棒材(1)放入雾化舱室中，且一端连接至驱动电机；4）启动真空控制系统对雾化舱室抽真空，保证真空度≤1.0
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pa；5）将传统prep制备的纯钛球形粉末(2-2)放入脱气仓(3-2)内，进行真空加热脱气；6）经送粉管路充入恒定压力的ar he混合气体至等离子枪(2)内，开启等离子枪(2)产生等离子火焰(2-1)；同时启动驱动电机带动纯铝棒材(1)旋转，所述纯铝棒材(1)以恒定速度靠近等离子火焰(2-1)；纯铝棒材(1)顶端熔化形成熔池，纯铝溶液在离心力下甩出形成铝粉，旋转转动下粉嘴(4)至纯铝粉末收集器中收集铝粉；7）熔炼过程中，打开下粉流量控制器(3-5)，将恒定流量的钛粉(3-4)输送至ar he混合气管路中并从等离子枪(2)喷入纯铝熔池中，旋转转动下粉嘴(4)至钛铝粉末收集器中收集钛铝粉末。6.根据权利要求5所述的制备高铝含量钛铝合金球形粉末的方法，其特征在于，所述步骤5）具体包括：将纯钛球形粉末(2-2)装入脱气仓(3-2)内，对脱气仓(3-2)进行抽真空：当脱气仓(3-2)的真空度≤1.1
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pa后，加热脱气仓(3-2)的温度至300℃~400℃内，保温时间≥2h；当脱气仓(3-2)的真空度≤1.1
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pa后，停止脱气；其中，所述纯钛球形粉末(2-2)的粒度为90μm~212μm，纯度≥99.99%。
7.根据权利要求5所述的制备高铝含量钛铝合金球形粉末的方法，其特征在于，所述步骤6）的ar he混合气体中，ar与he的体积比为7:3，混合气体的气体压力为1.6pa~2.0pa；所述等离子枪(2)的熔化功率为12~18kw，所述纯铝棒材(1)的旋转速度为20000~30000r/min，熔化速度为20~100mm/min。8.根据权利要求5所述的制备高铝含量钛铝合金球形粉末的方法，其特征在于，所述步骤7）中钛粉(3-4)的输送时机为：当纯铝棒材(1)熔炼至其长度的1/3处时，将恒定流量的钛粉(3-4)输送至至ar he送粉管路中，所述钛粉(3-4)的流量为50g/min~5000g/min。9.一种制备高铝含量钛铝合金靶材的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一、将钛铝合金球形粉末进行筛分，获得粉末粒度≥53μm的钛铝合金球形粉末，所述钛铝合金球形粉末采用权利要求5所述的方法制备得到；步骤二、将钛铝合金球形粉末装入低碳钢包套中，对装有钛铝合金球形粉末的包套抽真空，当真空度≤1.0
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pa后，加热包套至温度为100℃~200℃，保持至少5h后将包套焊接密封；步骤三、对装有钛铝合金球形粉末的包套进行热等静压处理得到带有包套的钛铝合金靶材，所述热等静压处理的温度为500℃~1200℃，压力≥110mpa，时间2h~5h；步骤四、将带有包套的钛铝合金靶材放入稀盐酸中，直至钛铝靶材表面的包套全部溶解；步骤五、对获得的钛铝合金靶材进行表面抛光及打磨。10.根据权利要求9所述的制备高铝含量钛铝合金靶材的方法，所述稀盐酸的浓度为60%。

技术总结
本发明属于粉末冶金技术领域，涉及一种制备合金粉末的装置、方法及应用该粉末制备靶材的方法。该制备靶材的方法，将纯铝棒材及纯钛粉末结合PREP技术制备出高纯净度、低空心粉率、高球形度的高铝含量的钛铝合金球形粉末及致密度高、成分、组织均匀的钛铝合金靶材。该装置克服了传统PREP方法无法制备高铝含量的钛铝合金球形粉末的缺陷，制备出高铝含量的钛铝合金球形粉末；同时避免了传统混合粉末热等静压过程的铝热反应，提高了钛铝合金的热等静压处理温度，对钛铝合金靶材的组织改善提供了便利。利。利。


技术研发人员：马宽 唐洪奎 卓君 李安 瞿宗宏 赖运金 王庆相 梁书锦 孙健豪 张康 常永锋
受保护的技术使用者：西安欧中材料科技有限公司
技术研发日：2022.04.02
技术公布日：2022/5/16