一种具有延长等离子体弧区的超高温反应器的制作方法

本发明属于等离子体发生设备领域，具体涉及一种具有延长等离子体弧区的超高温反应器。

背景技术：

超高温等离子体具有温度高(～10⁴℃)、等离子体炬体积大、能量密度高、无电极污染、传热和冷却速度快等优点，是制备组分均匀、球形度高、流动性好的球形粉末的良好途径。以等离子体为热源，尤其在难熔金属球化处理方面具有较大的技术优势。射频(rf)等离子体在球化处理粉末的过程中，其高温提供足够的能量使粉末在穿越等离子体时迅速吸热、熔融，并在表面张力作用下缩聚成球形，在极短的时间内骤冷凝结形成球形的粉末。等离子熔融球化技术被认为是获得致密、规则球形颗粒的最有效手段之一。但是，目前得到的粉体材料，球形率低，粒径分布范围宽，严重影响球形粉体材料的使用性能。

技术实现要素：

为了至少解决以上提到现有技术存在的技术问题之一，本发明公开了一种具有延长等离子体弧区的超高温反应器，其特征在于，该反应器包括圆筒形的反应腔体，所述反应腔体外设置与所述反应腔体外形相适配的气体冷却空腔，所述气体冷却空腔外设置与所述气体冷却空腔相适配的液体冷却空腔。该反应器能够有效延长高温离子体弧区，粉体材料能够在延长的反应区内更加充分吸收能量，实现更加充分的球形化过程，得到球形率更高、粉体粒径分布更窄的粉体材料。

作为本发明可选实施例，具有延长等离子体弧区的超高温反应器的反应腔体内壁可以由难熔高温合金经过精密加工而成。

进一步，作为本发明较为优选实施例，具有延长等离子体弧区的超高温反应器中，制备反应腔体内壁的难熔高温合金可以包括以钼、铌、钽、钨为基体的高温材料。

作为本发明公开可选实施例，具有延长等离子体弧区的超高温反应器的气体冷却空腔中，可以设置流通压缩空气，并通过控制所述压缩空气的压力和流量，控制反应器的温度。

作为本发明公开可选实施例，具有延长等离子体弧区的超高温反应器的液体冷却空腔中，可以设置流通冷却水，并通过控制所述冷却水的压力和流量，控制反应器的温度。

作为本发明公开可选实施例，具有延长等离子体弧区的超高温反应器的反应腔体内设置有内衬，该内衬可以由难熔高温合金经过精密加工而成。

作为本发明公开可选实施例，具有延长等离子体弧区的超高温反应器的气体冷却空腔的腔体上设置有至少两个气体管道，至少其中一个气体管道与冷却气源相连通，至少其中另一个气体管道与气体排放装置相连通；所述液体冷却空腔的腔体上设置有至少两个液体管道，至少其中一个液体管道与冷却液体源连通，至少其中另一个液体管道与液体排放装置相连通。

作为本发明可选实施例，具有延长等离子体弧区的超高温反应器的气体管道嵌套设置在所述液体管道里，形成套管结构。

作为本发明公开可选实施例，具有延长等离子体弧区的超高温反应器的气体冷却空腔的腔体上设置有两个气体管道，且两个气体管道对称设置在反应器一端的外侧面上；与两个气体管道分别配套设置液体管道，气体管道与配套设置的液体管道之间形成的通道作为液体通道；且，气体管道和液体管道设置在远离反应器出口的一端。

作为本发明公开可选实施例，具有延长等离子体弧区的超高温反应器的气体管道的出口对应配套设置的液体管道的入口。

本发明公开的反应器能够有效延长高温离子体弧区，能使超高温等离子体弧区的温度长时间维持在8000～15000摄氏度的高温，粉体材料能够在延长的反应区内更加充分吸收能量，实现更加充分的球形化过程，得到球形率更高、粉体粒径分布更窄的粉体材料。

附图说明

图1具有延长等离子体超高温反应器结构示意图

图2图1中超高温反应器的局部结构放大示意图

附图标记

1内圆筒2中圆筒3外圆筒

4内衬5第一气体接口6第二气体接口

7第一液体接口8第二液体接口9液体管道

10气体管道

具体实施方式

在这里专用的词“实施例”，作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。本法实施例中性能指标测试，除非特别说明，采用本领域常规试验方法。应理解，本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明公开的内容。

除非另有说明，否则本文使用的技术和科学术语具有本发明创造所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。作为本发明中的其它未特别注明的原材料、试剂均指本领域内通常使用的原材料和试剂。

为了更好的说明本发明内容，在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在实施例中，对于本领域技术人员熟知的一些方法、手段、仪器、设备、原料组成、分子结构等未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

本发明公开的具有延长等离子体弧区的超高温反应器，包括由内圆筒1形成的反应腔体，内圆筒1外同轴设置中圆筒2，内圆筒1和中圆筒2之间形成的空腔可以作为气体冷却空腔，中圆筒2外同轴设置外圆筒3，中圆筒2与外圆筒3之间形成的空腔，可以作为液体冷却空腔。该反应器能够有效延长高温离子体弧区，粉体材料能够在延长的反应区内更加充分吸收能量，实现更加充分的球形化过程，得到球形率更高、粉体粒径分布更窄的粉体材料。

具有延长等离子体弧区的超高温反应器的反应腔体内壁可以由难熔高温合金经过精密加工而成。内壁可以与内圆筒1一体设置加工成型，也可以作为内衬4，单独加工成型后与内圆筒1装配，得到设置有内衬4的反应腔体。

作为反应腔体内壁或者内衬4的材料，可以由难熔耐高温合金制成。例如，以难熔高温合金钼、铌、钽和钨等为基体，添加固溶强化元素形成的以碳化物沉淀相和热加工方式强化的高温材料。其中的难熔高温合金，可以是以其中一种元素为基体，也可以是以几种元素的组合为基体，制备得到。

具有延长等离子体弧区的超高温反应器的气体冷却空腔中，可以设置流通压缩空气，并通过控制所述压缩空气的压力和流量，进而改变其流量的大小，带走多余的传导热量，控制反应器的温度；在液体冷却空腔中，可以设置流通冷却水，并通过控制所述冷却水的压力和流量，控制反应器的温度。进而可以保证整个反应器外壁的温度保持在一个可以承受的范围内。

如图1所示的具有延长等离子体弧区的超高温反应器实施例，图2为其局部结构放大示意图。内圆筒1形成了反应器的反应腔体，内壁设置有内衬4，其形状与内圆筒1相适配，反应腔体的出口为11，在内圆筒1的外部同轴套筒设置中圆筒2，内圆筒1与中圆筒2之间形成空腔，可以作为气体冷却空腔；在远离其出口11的反应器腔体的另一端中圆筒2的外侧面上，对称设置有两个气体管道10，该气体管道10分别与第一气体接口5和第二气体接口6相连通；第一气体接口5和第二气体接口6分别连接冷却气体源和气体排放装置；在中圆筒2的外部同轴套筒设置外圆筒3，中圆筒2与外圆筒3之间形成空腔，可以作为液体冷却空腔；在设置有气体管道的位置，与气体管道10配套同轴设置液体管道9，液体管道9设置在外圆筒3上，与液体冷却空腔相连通；液体管道9分别与第一液体接口7和第二液体接口8相连接，第一液体接口7和第二液体接口8分别与冷却液体源和冷却液体排放装置相连接。在本实施例中，冷却气体为常压常温的空气，冷却气体入口为第一气体接口5，冷却气体出口为第二气体接口6，冷却液体为常压常温的水，冷却液体入口为第一液体接口7，冷却液体出口为第二液体接口8。

本发明公开的反应器能够有效延长高温离子体弧区，能使超高温等离子体弧区的温度长时间维持在8000～15000摄氏度的高温，粉体材料能够在延长的反应区内更加充分吸收能量，实现更加充分的球形化过程，得到球形率更高、粉体粒径分布更窄的粉体材料。

以上所述仅为本发明公开的示意性的具体实施方式，在不脱离本发明构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本发明所请求保护的范围。