本发明属于金属粉末制备与应用技术领域，具体涉及一种气雾化法制备3d打印钛合金球形粉体的专用雾化器。
背景技术：
钛及钛合金具有强度高、密度小、弹性模量低、热膨胀系数低、无磁性、热导率低、低温性能良好、耐腐烛和对环境无污染等一系列优点，广泛应用于航空航天、舰艇船舶、石油化工等领域。
钛合金3d打印技术（增材制造）成型是利用高能束激光或电子束熔化钛合金金属球形粉末直接制造出实体零件。3d打印能够显著地缩短复杂结构零件的制造周期，已经在航空航天等领域显现了良好的应用前景。在应用3d打印技术生产产品过程中，金属粉末的制备是最关键的环节。
气雾化法制备3d打印专用金属粉体是最常用的制备方法，而雾化器是气体雾化制备方法的核心。雾化器也称喷嘴，是使雾化介质获得高能量、高速度的器件，也是对雾化效率的高低和雾化过程的稳定性起重要作用的关键部件。高压气体经雾化器后转换成高速气流，高速气流冲击低速的金属或合金液流柱，使之雾化，并且要求雾化成的液滴形状规则、尺寸细小及分布集中，因此设计结构合理的雾化器是获得好的雾化效果的前提。雾化器决定了雾化效率和粉末性能，目前实际应用的雾化器在型式和结构方面多种多样，通常根据熔融金属的温度和生产粉末的要求选择适当的雾化器型式。
中国专利（cn102489711a，公开日20120613）公开了一种制备微细金属粉末的气体雾化喷嘴，该喷嘴有拉瓦尔喷嘴所述的典型的“收敛-扩张”的基本特征，但是与一种金属液流易流出的微细金属粉末雾化器类似，气体临时存储腔室过小，环缝喷出的气流可能会有紊流，喷嘴在工作过程中存在堵塞的风险。中国专利（cn104858442a，公开日20150826）公开了一种气体雾化法制备金属粉末的防堵塞喷嘴装置，在导流管和喷嘴环缝之间设置了导气缝，导流管内设置了陶瓷管，使得金属熔液在导流管内陶瓷管出口刚出现很小的结瘤时，就被向下的冲击力吹掉。这种设计比较适合不锈钢、高温合金等金属的气雾化制粉。由于钛合金非常容易与陶瓷管进行反应，从而影响粉末的纯净度，所以不适合钛合金气雾化制粉。传统雾化器的导液管堵塞时经常需要拆卸雾化器，这有可能引起雾化器与气流间的同心度发生偏差，从而引起导液管与气流间的同心度发生偏差，雾化时将加大雾化液滴的不均匀度，降低雾化效果，严重时会产生局部粘壁现象。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有雾化器存在存储腔室过小、可能出现紊流的问题，提供一种气雾化法制备3d打印钛合金球形粉体的专用雾化器，其结构简单、气流出口处为laval型喷口和环缝双重设计，带有导液管护套，不易堵塞，方便拆卸，制备出的球形金属粉末流动性好、粒度分布范围合适。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种气雾化法制备3d打印钛合金球形粉体的专用雾化器，所述的专用雾化器包括上盖、导液管护套、导液通道、下盖、多个进气孔、气腔、laval喷孔、环缝。
所述的上盖中部设有台肩通孔，所述的导液管护套安装在上盖的台肩通孔内，导液管护套的中空部分为导液通道，上盖下部设置在下盖上部的中心孔内，上盖与下盖连接，下盖侧面设有多个进气孔，上盖和下盖封闭形成气腔，所述的多个laval喷孔设置在下盖下部设有的台肩孔的台肩端面上，多个laval喷孔与气腔连通，导液通道与下盖的台肩孔相通，上盖下部与下盖中心孔之间形成环缝。
本发明相对于现有技术的有益效果是：
（1）本发明所述的气体雾化器的喷孔设计成laval型，与收缩管出口相比，气流的出口速度可提高一倍以上。能减少气流紊流作用，使雾化顺利进行，并减少抽吸压力，使熔体流速变慢，使雾化更充分，能使熔体流出后直接被气流雾化，雾化更加充分，雾化效率提高。与传统的喷嘴相比，雾化稳定，效率提高50%，而且制出的金属粉末颗粒度、球形度好，且分布窄，流动性好。
（2）本发明所述的气体雾化器采用laval喷孔和环缝喷口双重气体喷出设计，可以建立稳定的气体流场，维持稳定的音速状态，在喷嘴的最小处下方，气流将呈超声状态，并不出现激波。金属液流细丝得到加速，并当表面张力不再平衡金属流内压力和气流压力时，失去稳定性并且破裂为“刷子状”的多个纤维丝而后进一步破碎成粉末，因此雾化效率非常高，粉末粒度分布非常窄,
（3）本发明所述的气体雾化器，锥形导液管护套套在雾化器上，当雾化过程导液管堵嘴时，可轻易地将锥形导液管护套取出，而不用拆卸雾化器，确保雾化器与气流间的同心度不发生偏差，锥形导液管护套套在雾化器上也确保了雾化器与护套的同心度不发生偏差，因此，当导液管导入护套后，它与雾化器的同心度也不发生偏差，这就保障了雾化时雾化液滴的均匀稳定。
附图说明
图1是本发明专用雾化器的结构图。
图2是本发明专用雾化器的laval喷孔及环缝分布图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
具体实施方式一：本实施方式记载的是一种气雾化法制备3d打印钛合金球形粉体的专用雾化器，所述的专用雾化器包括上盖1、导液管护套2、导液通道3、下盖4、多个进气孔5、气腔6、laval喷孔7、环缝8。
所述的上盖1中部设有台肩通孔，所述的导液管护套2安装在上盖1的台肩通孔内，导液管护套2的中空部分为导液通道3，上盖1下部设置在下盖4上部的中心孔内，上盖1与下盖4连接，下盖4侧面设有多个进气孔5，上盖1和下盖4封闭形成气腔6，所述的多个laval喷孔7设置在下盖4下部设有的台肩孔的台肩端面上，多个laval喷孔7与气腔6连通，导液通道3与下盖4的台肩孔相通，上盖1下部与下盖4中心孔之间形成环缝8。所述的专用雾化器各部件之间通过密封圈密封，使用螺栓连接。
具体实施方式二：具体实施方式一所述的一种气雾化法制备3d打印钛合金球形粉体的专用雾化器，所述的导液管护套2由纯铜制成。
具体实施方式三：具体实施方式一所述的一种气雾化法制备3d打印钛合金球形粉体的专用雾化器，所述的导液管护套2下部外形为倒置的圆台体，导液管护套2下部与上盖1的台肩孔相配合
具体实施方式四：具体实施方式一所述的一种气雾化法制备3d打印钛合金球形粉体的专用雾化器，所述的导液通道3直径为6~10mm。。
具体实施方式五：具体实施方式一所述的一种气雾化法制备3d打印钛合金球形粉体的专用雾化器，所述的导液管护套2下部伸出下盖4的台肩孔外的长度为2~5mm。
具体实施方式六：具体实施方式一所述的一种气雾化法制备3d打印钛合金球形粉体的专用雾化器，如图2所示，所述的多个laval喷孔7位于同一圆周上且均布设置，多个laval喷孔7的数量为12~16个，该圆周直径为d，d=16~20mm。
具体实施方式七：具体实施方式六所述的一种气雾化法制备3d打印钛合金球形粉体的专用雾化器，所述的laval喷孔7由进气口至出气口方向依次由收缩段11、喉部10和扩张段9构成，所述的收缩段11连通气腔6。
具体实施方式八：具体实施方式七所述的一种气雾化法制备3d打印钛合金球形粉体的专用雾化器，每个所述的laval喷孔7的中心线下端均向导液管护套2中心线一侧倾斜设置，每个所述的laval喷孔7的中心线与导液管护套2中心线之间的夹角均为喷射顶角θ，θ为22.5°~30°。
具体实施方式九：具体实施方式一所述的一种气雾化法制备3d打印钛合金球形粉体的专用雾化器，所述的环缝8缝隙s为0.5~1mm，高压惰性气体由进气孔5进入气腔6，然后通过laval喷孔7和环缝8喷出。
实施例1：
使用图1所示的雾化器结构，气体流量为5nm3/min(氩气)，雾化器的最高使用压力为4.0mpa；雾化器导液管护套为纯铜制成，导液通道直径为6mm，伸出下雾化器的气流出口端2mm；laval喷孔数量为12个，环孔的中心圆直径d为16mm；喷射顶角θ为22.5°；以合金成分为：al：5.53%，v：3.94%、fe：1.1%、o：0.25，其余为ti，为雾化对象进行粉末的雾化试验，雾化后将粉末用标准分析筛进行粉末粒度测定，制备的粉末粒径分布15~45μm，d50（平均粒径）=31μm，球形度为95%；制备的粉末粒径分布45-106μm，粒径分布为106-205μm：3.5%、75-106μm：43%、0-45μm：5.1%（其余为15~45μm之间的粒径），球形度93%的球形粉末。
实施例2：
使用图1所示的雾化器结构，气体流量为5nm3/min(氩气)，雾化器的最高使用压力为4.0mpa；雾化器导液管护套为纯铜制成，导液通道直径为8mm，伸出下雾化器的气流出口端4mm；laval喷孔数量为14个，环孔的中心圆直径d为18mm；喷射顶角θ为26°；以合金成分为：al：6.12%、v：3.16%、fe：2.5%、o：0.47，其余为ti，为雾化对象进行粉末的雾化试验，雾化后将粉末用标准分析筛进行粉末粒度测定，制备的粉末粒径分布15~45μm，d50（平均粒径）=29μm，球形度为92%；制备的粉末粒径分布45-106μm，粒径分布为106-205μm：4.3%、75-106μm：44%、0-45μm：5.7%（其余为15~45μm之间的粒径），球形度94%的球形粉末。
实施例3：
使用图1所示的雾化器结构，气体流量为5nm3/min(氩气)，雾化器的最高使用压力为4.0mpa；雾化器导液管护套为纯铜制成，导液通道直径为10mm，伸出下雾化器的气流出口端5mm；laval喷孔数量为16个环孔的中心圆直径d为20mm；喷射顶角θ为30°；以合金成分为：al：6.71%、v：3.92%、fe：1.21%、o：0.56，其余为ti，雾化对象进行粉末的雾化试验，雾化后将粉末用标准分析筛进行粉末粒度测定，制备的粉末粒径分15~45μm，d50=32μm，球形度为92%；制备的粉末粒径分布45-106μm，粒径分布为106-205μm：4.5%、75-106μm：42%、0-45μm：3.9%（其余为15~45μm之间的粒径），球形度94%的球形粉末。