雙重超聲霧化技術(shù)

雙重超聲霧化是由瑞士開發(fā)出的一種新振子進(jìn)行，可工業(yè)化生產(chǎn)納米結(jié)構(gòu)金屬粉末。新霧化裝置將兩種超聲霧化方法(超聲氣體霧化與張力波霧化法)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，克服了它們各自的局限性。新裝置分兩步擊碎熔態(tài)金屬，從而解決了熔體流直徑不能過(guò)大的問(wèn)題。熔態(tài)金屬流首先導(dǎo)向由超聲頻率激發(fā)的管狀共振器的內(nèi)壁，熔態(tài)金屬潤(rùn)濕這種振動(dòng)基體，通過(guò)張力波霧化被擊碎。同時(shí),在進(jìn)人同一管中的惰性氣體中產(chǎn)生非穩(wěn)態(tài)沖擊波,這種壓力脈沖進(jìn)一步擊碎張力波霧化的熔滴，從而使最終獲得的粉末顆粒度細(xì)小均勻，大大提高了霧化效率，尤其適合于制備粒度在20μm以下的微細(xì)粉末。

雙重超聲霧化技術(shù)的一大進(jìn)步是，開發(fā)出了“錘”型超聲振子，比傳統(tǒng)的兩金屬塊“三明治”振子提高了頻率、振幅與相位調(diào)制。這說(shuō)明,不管什么液態(tài)金屬，只要選取適宜的超聲參數(shù)，都可進(jìn)行高流速?gòu)埩ΣF化。它的另一大進(jìn)步是采用了難熔合金管振子，一直到2000℃都能保持良好的聲學(xué)特性，滿足潤(rùn)濕要求，保持對(duì)熔態(tài)金屬的耐蝕力。雙重超聲霧化器在結(jié)構(gòu)上突破了常規(guī)超聲張力波霧化器振子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式，使得輻射面聲強(qiáng)顯著增加，減小了液滴粒度，超聲脈沖氣流可以進(jìn)一步破碎霧化的液滴，從而得到更加細(xì)小的粉末顆粒，在減小粉末粒度和粒度分布區(qū)間的同時(shí)霧化效率得以顯著提高。

離心超聲霧化技術(shù)是根據(jù)張力波理論，液膜鋪展厚度顯著影響粉末顆粒尺寸的原理開發(fā)的一種冶金粉末制取的新技術(shù)。有關(guān)研究人員為了促進(jìn)金屬熔體在振動(dòng)面的鋪展，采取了許多措施改善金屬饋液方式，其中德國(guó)Ladghh等等開發(fā)出了一種離心流嘴，并將其用于金屬超聲霧化，即離心超聲霧化技術(shù)，為現(xiàn)代冶金粉末制取做出了很大的貢獻(xiàn)。

熔體以一定流量流經(jīng)流嘴時(shí)，通過(guò)渦流離心腔的導(dǎo)流作用,使流出的金屬液體形成空心錐結(jié)構(gòu),其螺旋形的流動(dòng)軌跡加快了金屬液體在振動(dòng)面上的鋪展，促進(jìn)了液體沿周向的鋪展和薄液膜的形成，提高了金屬液體在整個(gè)振動(dòng)面鋪展的均勻性,同時(shí)采用高頻、大功率壓電換能器，可以顯著減小霧化金屬粉末的粒度，大大提高金屬粉末霧化的產(chǎn)率與出粉率。

超聲霧化法是高速氣流以80-100KHz的頻率和2-2.5馬赫的高速度沖擊液態(tài)金屬流，使其霧化成小液滴，隨后凝固成粉末。高速?zèng)_擊由多個(gè)哈曼振動(dòng)波管產(chǎn)生，哈曼管同心分布在金屬液流的四周。每個(gè)哈曼管由一個(gè)可調(diào)節(jié)的共振腔組成，當(dāng)氣體通過(guò)噴管流出時(shí)，氣流能引起伯努利(Bernoulli)效應(yīng)，達(dá)到超音速度，并具有超聲頻率。另外，超聲駐波霧化法也可以產(chǎn)生超聲霧化。跟普通高壓霧化和水霧化的三階段過(guò)程相比，超聲霧化金屬液在一個(gè)階段就被多個(gè)細(xì)小射流沖擊剪碎成金屬霧滴，所得粉末尺寸比較集中，平均尺寸小于20μm，粉末收得率超過(guò)90%，由枝晶臂間距估算冷卻速度超過(guò)106℃/s。超聲霧化能量消耗低，比普通霧化節(jié)能約1/4。目前生產(chǎn)鋁、純鈷、鎳和鐵、鎳基和鈷基合金等已達(dá)工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模，而對(duì)于鈦等高熔點(diǎn)合金仍在進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究之中。已有報(bào)導(dǎo)采用超聲速層狀氣流由2000℃的金屬和陶瓷熔液制粉獲得成功。 2100433B

在加拿大、德國(guó)、丹麥、瑞士、挪威、芬蘭、瑞典、意大利、墨西哥、巴西和韓國(guó)，雙重股權(quán)結(jié)構(gòu)較為普遍，而在美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、澳大利亞、香港、南非和智利則不為多見(jiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用雙重股權(quán)結(jié)構(gòu)的上市公司占美國(guó)上市公司的8%。