钛合金粉末氮化装置.pdf

钛合金粉末氮化装置，包括气体供应装置、智能加热与控温装置、粉料循环装置和驱动接口装置，智能加热与控温装置包括电热丝、加热管腔、智能功率控制板和火花发生器，加热管腔的进气口与气体供应装置连接；电热丝缠绕在加热管腔的外部或设置于加热管腔的内部；粉料循环装置包括主循环管、火花放电喷嘴、含投料口的粉料燃烧仓、粉料分离接口和粉料再入接口，火花放电喷嘴设置在粉料燃烧仓内，火花发生器与火花放电喷嘴连接；主循环管的进口端分别连接加热管腔的出气口、粉料再入接口的出口，主循环管的出口端与粉料燃烧仓的火花放电喷嘴连接，粉料燃烧仓的出料口连接粉料分离接口的进口；粉料分离接口分别与氮化产物出口和粉料再入接口连通。

权利要求书
1.  钛合金粉末氮化装置，其特征在于：包括用于提供气体的气体供应装置、智能加热与控温装置、粉料循环装置和驱动接口装置，所述的气体供应装置、驱动接口装置分别与所述的智能加热与控温装置连接，所述的智能加热与控温装置与所述的粉料循环装置连接；
所述的智能加热与控温装置包括电热丝、加热管腔、智能功率控制板和火花发生器，所述的加热管腔上分别设置有进气口和出气口，所述的进气口与所述的气体供应装置连接；所述的电热丝缠绕在所述的加热管腔的外部或设置于加热管腔的内部；
所述的粉料循环装置包括主循环管、火花放电喷嘴、含投料口的粉料燃烧仓、粉料分离接口和粉料再入接口，所述的火花放电喷嘴设置在所述的粉料燃烧仓内，所述的火花发生器与所述的火花放电喷嘴连接；所述的智能功率控制板分别与所述的电热丝、火花发生器连接；所述的主循环管的进口端分别连接加热管腔的出气口、粉料再入接口的出口，所述的主循环管的出口端与所述的火花放电喷嘴连接，所述的粉料燃烧仓的出料口连接所述的粉料分离接口的进口；所述的粉料分离接口具有两个出口，分别与所述的氮化产物出口和粉料再入接口连通。

2.  如权利要求1所述的钛合金粉末氮化装置，其特征在于：所述的气体供应装置包括气体钢瓶和气体流量调节计，气体通过气体钢瓶经所述的气体流量调节计与所述的加热管腔的进气口连通。

3.  如权利要求2所述的钛合金粉末氮化装置，其特征在于：所述的电热丝是电阻发热丝，直径在0.01mm～5mm之间。

4.  如权利要求3所述的钛合金粉末氮化装置，其特征在于：所述的智能功率控制板包括测温元件、功率控制元件和单片机，所述的测温元件为热电偶，所述的功率控制元件为双向可控硅和大功率三极管/MOS管，所述的单片机为C51单片机。

5.  如权利要求4所述的钛合金粉末氮化装置，其特征在于：所述的火花放电喷嘴包括喷嘴和喷嘴外侧成对放置的放电电极；所述的放电电极的数量可以为1对或多对，所述的放电电极的放置方式为对置。

6.  如权利要求5所述的钛合金粉末氮化装置，其特征在于：所述的驱动接口装置包括用于与上位机通信的通信接口和用于输入工作能量的功率驱动接口。

7.  如权利要求6所述的钛合金粉末氮化装置，其特征在于：还包括与智能加热与控温装置连接的手动控制装置，所述的手动控制装置包括手动工作开关和电源开关。

说明书钛合金粉末氮化装置
技术领域
本发明涉及一种钛合金粉末氮化装置，属于材料加工技术领域。
背景技术
现代工业迅速发展，对于高质量球形TiN粉末等高质量陶瓷粉末的需求不断提高，同时也要求能耗更低的制备技术。现有的钛合金粉末氮化处理技术中，多是基于自蔓燃合成及其改进方法(如掺入稀释剂、调整自蔓燃气氛等)进行制备。然而，由于钛粉氮化合成过程为强烈的放热反应，绝热反应温度甚至可以超过反应产物(一般为TiNx)的熔点，导致传统的钛合金粉末氮化往往会引发一系列问题，如：反应产物粘连、熔化甚至直接结成过大块的不规则颗粒等，从而不利于高质量球形Ti-N陶瓷粉末的获得，在一些涉及高精尖及特殊加工领域需求高质量大尺寸的球形氮化钛粉的场合下难以满足生产实践需求。为满足金属材料的表面强化、修复/再制造生产需要，需要开发一种新的高质量钛合金粉末氮化技术。
发明内容
为了克服现有钛合金粉末氮化技术存在的上述缺陷，本发明提供一种新型、高生产效率、高球形度的高质量钛合金粉末氮化装置，可满足各种高附加值金属部件的表面抛磨、强化与修复等领域的应用。
本发明采用的技术方案是：
钛合金粉末氮化装置，其特征在于：包括用于提供气体的气体供应装置、智能加热与控温装置、粉料循环装置和驱动接口装置，所述 的气体供应装置、驱动接口装置分别与所述的智能加热与控温装置连接，所述的智能加热与控温装置与所述的粉料循环装置连接；
所述的智能加热与控温装置包括电热丝、加热管腔、智能功率控制板和火花发生器，所述的加热管腔上分别设置有进气口和出气口，所述的进气口与所述的气体供应装置连接；所述的电热丝缠绕在所述的加热管腔的外部或设置于加热管腔的内部；
所述的粉料循环装置包括主循环管、火花放电喷嘴、含投料口的粉料燃烧仓、粉料分离接口和粉料再入接口，所述的火花放电喷嘴设置在所述的粉料燃烧仓内，所述的火花发生器与所述的火花放电喷嘴连接；所述的智能功率控制板分别与所述的电热丝、火花发生器、主循环管连接；所述的主循环管的进口端分别连接加热管腔的出气口、粉料再入接口的出口，所述的主循环管的出口端与所述的火花放电喷嘴连接，所述的粉料燃烧仓的出料口连接所述的粉料分离接口的进口；所述的粉料分离接口具有两个出口，分别与所述的氮化产物出口和粉料再入接口连通。
所述的气体供应装置包括气体钢瓶和气体流量调节计，气体通过气体钢瓶或压缩气泵经所述的气体流量调节计与所述的加热管腔的进气口连通。当循环使用粉料燃烧仓内的气体时可用压缩气泵部分代替或完全代替气体钢瓶，只要能满足提供具有一定流量和压强的工作气体即可。
所述的电热丝是电阻发热丝，直径在0.01mm～5mm之间。
所述的智能功率控制板包括测温元件、功率控制元件和单片机， 所述的测温元件为热电偶，所述的功率控制元件为双向可控硅和大功率三极管/MOS管，所述的单片机为C51单片机。所述的单片机中安装反馈输入的改进控制算法、对手动信号的反馈处理程序、LED的动态显示控制程序等。
所述的火花放电喷嘴包括喷嘴和喷嘴外侧成对放置的放电电极；所述的放电电极的数量可以为1对或多对，所述的放电电极的放置方式为对置。
所述的驱动接口装置包括用于与上位机通信的通信接口和用于输入工作能量的功率驱动接口，以实现对工作状态的实时控制。
还包括与智能加热与控温装置连接的手动控制装置，所述的手动控制装置包括手动工作开关和电源开关。手动控制装置用于在上位机工作不正常或无法工作时接替其进行基础的操作与控制。
所述的加热管腔采用石英材质制成。
使用时，打开电源开关，将参数调至合适的档位，测温元件检测加工过程的各个温度，然后将信号传输到单片机以提供自动控制用的的反馈信息，单片机输出信号经过驱动放大模块的信号放大以及处理电路的放大处理后，向驱动电路发送指令，进而直接控制执行装置。
具体循环操作流程：
将粉料经投料口投放入粉料燃烧仓，气体经加热管腔加热后与粉料一起进入主循环管，继而通过火花放电喷嘴进入到粉料燃烧仓内，并且通过电极放电在粉料燃烧仓内进行燃烧，燃烧后的粉料进入粉料分离接口，可根据实际情况，部分或全部粉料再循环燃烧或收集。
本发明的有益效果体现在：
1)具有氮化可控性好、放电控制精度高、氮化效率高等优点，尤其适用于绝热反应温度偏高的材料的氮化或渗氮；
2)具有低能耗、高能量利用效率、智能化、节约原材料等技术优势；
3)与目前工业上广泛应用的各类自蔓燃合成法等技术相比，在高质量球形氮化钛粉末制备方面技术优势明显。
附图说明
图1是本发明的结构框图。
图2是本发明的气体供应装置结构框图(虚线为与之配合的装置或组件)。
图3是本发明的智能加热与控温装置结构框图(虚线为与之配合的装置或组件)。
图4是本发明的粉料循环装置结构框图(虚线为与之配合的装置或组件)。
具体实施方式
参照图1至图4，钛合金粉末氮化装置，包括用于提供气体的气体供应装置1、智能加热与控温装置2、粉料循环装置3和驱动接口装置4，所述的气体供应装置1、驱动接口装置4分别与所述的智能加热与控温装置2连接，所述的智能加热与控温装置2与所述的粉料循环装置3连接；
所述的智能加热与控温装置2包括电热丝11、加热管腔10、智 能功率控制板12和火花发生器13，所述的加热管腔10上分别设置有进气口和出气口，所述的进气口与所述的气体供应装置1连接；所述的电热丝11缠绕在所述的加热管腔10的外部或设置于加热管腔10的内部；
所述的粉料循环装置3包括主循环管14、火花放电喷嘴15、含投料口的粉料燃烧仓16、粉料分离接口18和粉料再入接口17，投料口设置在粉料燃烧仓的侧壁或顶部；所述的火花放电喷嘴15设置在所述的粉料燃烧仓16内，所述的火花发生器13与所述的火花放电喷嘴15连接；所述的智能功率控制板12分别与所述的电热丝11、火花发生器13连接；所述的主循环管14的进口端分别连接加热管腔10的出气口、粉料再入接口17的出口，所述的主循环管14的出口端与所述的火花放电喷嘴15连接，所述的粉料燃烧仓16的出料口连接所述的粉料分离接口18的进口；所述的粉料分离接口18具有两个出口，分别与所述的氮化产物出口6和粉料再入接口17连通。
所述的气体供应装置1包括气体钢瓶7和气体流量调节计9，气体通过气体钢瓶7或压缩气泵8经所述的气体流量调节计9与所述的加热管腔10的进气口连通。当循环使用粉料燃烧仓16内的气体时可用压缩气泵8部分代替或完全代替气体钢瓶，只要能满足提供具有一定流量和压强的工作气体即可。
所述的电热丝11是电阻发热丝，直径在0.01mm～5mm之间。
所述的智能功率控制板12包括测温元件、功率控制元件和单片机，所述的测温元件为热电偶，所述的功率控制元件为双向可控硅和 大功率三极管/MOS管，所述的单片机为C51单片机。所述的单片机中安装反馈输入的改进控制算法、对手动信号的反馈处理程序、LED的动态显示控制程序等。
所述的火花放电喷嘴15包括喷嘴和喷嘴外侧成对放置的放电电极；所述的放电电极的数量可以为1对或多对，所述的放电电极的放置方式为对置。
所述的驱动接口装置4包括用于与上位机通信的通信接口和用于输入工作能量的功率驱动接口，以实现对工作状态的实时控制。
还包括与智能加热与控温装置3连接的手动控制装置5，所述的手动控制装置包括手动工作开关和电源开关。手动控制装置用于在上位机工作不正常或无法工作时接替其进行基础的操作与控制。
所述的加热管腔10采用石英材质制成。
使用时，打开电源开关，将参数调至合适的档位，测温元件检测加工过程的各个温度，然后将信号传输到单片机以提供自动控制用的的反馈信息，单片机输出信号经过驱动放大模块的信号放大以及处理电路的放大处理后，向驱动电路发送指令，进而直接控制执行装置。
具体循环操作流程：
将粉料经投料口投放入粉料燃烧仓，气体经加热管腔加热后与粉料一起进入主循环管，继而通过火花放电喷嘴进入到粉料燃烧仓内，并且通过电极放电在粉料燃烧仓内进行燃烧，燃烧后的粉料进入粉料分离接口，可根据实际情况，部分或全部粉料再循环燃烧或收集。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列 举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。