1.一种大振幅超声球形金属粉末的制备装置,包括罐体(1),将罐体(1)内腔自上而下分为熔融室(2)和雾化室(3),熔融室(2)内设置有熔炉(4),熔炉(4)的金属液排出管延伸至雾化室(3)内,在雾化室(3)的侧壁上开设有连接惰性气体管道的进气口和连接抽真空装置的出气口,在雾化室(3)的底部设置有粉末出口;其特征在于,在雾化室(3)内设置有支架(9)以及安装在支架(9)上并与超声波发生器(8)连接的换能器(7)以及沿换能器(7)的纵振动输出轴设置的开槽变幅杆(6)、与开槽变幅杆(6)输出端连接的伞状工具头(5),伞状工具头(5)的伞顶与金属液排出管的出液口正对;
所述开槽变幅杆(6)是由振动输入段和振动输出段组合形成阶梯型变幅杆结构;所述振动输入段包括至少1节开槽圆管,开槽圆管是在两端封闭的空心管管壁上沿周向开设有4条相互平行的螺旋槽。
2.根据权利要求1所述的大振幅超声球形金属粉末的制备装置,其特征在于,所述开槽圆管的4个螺旋槽的起点在同一圆周上,且在管壁上均匀分布,螺旋槽的起始端和终端距开槽圆管的两端头间距相等,螺旋槽的槽宽为1~15mm,螺旋升角为15~70°,螺距为50~
200mm。
3.根据权利要求2所述的大振幅超声球形金属粉末的制备装置,其特征在于,所述开槽圆管是1~5节,且沿着振动输入方向,各节开槽圆管的直径递减。
4.根据权利要求3所述的大振幅超声球形金属粉末的制备装置,其特征在于,一节开槽圆管与相邻一节开槽圆管的直径差为1~8mm。
5.根据权利要求1所述的大振幅超声球形金属粉末的制备装置,其特征在于,所述开槽变幅杆(6)的振动输出段和振动输入段的长度比为1:1~1:5。
6.根据权利要求1~5任一项所述的大振幅超声球形金属粉末的制备装置,其特征在于,所述换能器(7)是由依次设置的前盖板、压电晶堆和后盖板组成;所述压电晶堆是由多片压电陶瓷片层叠压合而成,加电压1v;压电晶堆的正负极与超声波发生器(8)电连接。
7.根据权利要求6所述的大振幅超声球形金属粉末的制备装置,其特征在于,所述伞状工具头(5)的伞顶锥角为120~150°。
8.一种大振幅超声球形金属粉末的制备方法,其特征在于,由以下步骤组成:
(1)将雾化室(3)抽真空后通入惰性气体;
(2)利用超声波发生器(8)驱动换能器(7)工作,激励换能器(7)产生纵向伸缩振动,纵向伸缩振动作用于开槽变幅杆(6),通过开槽变幅杆(6)的开槽圆管管壁上沿周向开设的4条相互平行的螺旋槽产生放大作用,输出振幅较大;
(3)熔炉(4)的金属熔液流至伞状工具头(5)并在伞状工具头(5)的伞顶上形成薄液层,薄液层在超声振动作用下激起表面张力波,当振动面的振幅达到20μm以上时,液滴从波峰上飞出而成金属雾,在重力作用下沉降在雾化室(3)的底部,收集得到球形金属粉末。
9.一种大振幅开槽变幅杆,其特征在于:该变幅杆是由振动输入段和振动输出段组合形成阶梯型变幅杆结构;所述振动输入段包括至少1节开槽圆管,开槽圆管是在两端封闭的空心管管壁上沿周向开设有4条相互平行的螺旋槽。
10.根据权利要求9所述的大振幅开槽变幅杆,其特征在于:所述开槽圆管的4个螺旋槽的起点在同一圆周上,且在管壁上均匀分布,螺旋槽的起始端和终端距开槽圆管的两端头间距相等,螺旋槽的槽宽为1~15mm,螺旋升角为15~70°,螺距为50~200mm。