[发明专利]高温高压容器内熔融液体的瞬间开启装置

说明书

高温高压容器内熔融液体的瞬间开启装置，本发明涉及耐超高温和高压容器的开启装置，它要解决现有高温喷射制备陶瓷粉反应中的开启装置难以控制保温时间，耐高温高压性能有待提高的问题。本发明瞬间开启装置包括反应器、压片、喷嘴、喷嘴支架、密封预紧件、上滑板、下滑板和拖动装置，沿反应器的器底厚度方向开有两级阶梯圆孔，喷嘴支架设置在阶梯圆孔内，压片设置在喷嘴支架的上表面，喷嘴插入喷嘴支架的插孔内，上滑板和下滑板叠层设置在反应器的底部，上滑板由拖动装置驱动水平移动。本发明通过保温结构设计，能够耐受1600～4000℃的高温和5～100MPa的高压，在SHS高温喷射工艺恶劣的环境中应用状态良好。

技术领域

本发明涉及耐超高温和高压容器的开启装置，特别涉及应用于SHS高温喷射制备陶瓷粉反应装置中的开启装置。

背景技术

纳米复合陶瓷制备过程的第一步也是关键一步是纳米复合粉体的制备，粉体制备之后再经过成型、烧结制备成纳米复合陶瓷。传统的粉体制备工艺是将单相的超细的纳米粉末球磨混合，较为先进的工艺方法是通过化学方法直接制备出混合均匀的复相粉体。常见的纳米复合粉体的合成方法可分为固相法、气相法、液相法三种。

固相法主要为机械混合法，一般通过在气氛保护下进行高能球磨来实现；此外还可以采用固相反应法，将物料混合、研磨至均匀，煅烧后高温固相反应直接获得复合粉体。对于固相法而言，成本较低，产量大、制备工艺简单。但是存在团聚的问题，粉体组分不均匀，球磨介质易污染原材料，引入杂质相，且粒度分布不均匀并很难达到要求。气相法主要包括溶剂蒸发法、蒸发-冷凝法、化学气相沉淀法。溶剂蒸发法是快速除去反应体系中的溶剂，从而直接得到超细粉体或利用在溶剂除去过程中伴随的化学反应而获得超细粉体；蒸发-冷凝法将金属或金属氧化物、金属碳化物等用一定方法加热汽化，快碎冷凝，使之凝结成超细颗粒；化学气相沉淀法是利用一定的方式使金属或金属化合物等成为蒸汽，气相之间会发生一定的化学反应从而会形成所需要的粉体。气相法省去了煅烧步骤，粉体纯度高、粒度小而均匀、成分均匀，但是气相法反应气氛要求较高、产量少，很难实现工业化生产。而液相法制备复合粉体最为常见，主要包括共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法，共沉淀法制备的纳米粉体初始粒径尺寸小，粒度分布范围窄，但是需要严格控制温度、PH值和反应物浓度，而且产量较少。与共沉淀法类似，溶胶-凝胶法粒径分布较窄、形貌可控、组分均匀，但是不易进行工业化生产，而且粉体制备成本大幅度增加。水热法是指把沉淀得到的浆料连同母液放入高压釜中，使其在高温高压下进行脱水结晶，得到复合陶瓷粉体。由于脱水过程在高压釜中进行，不需要进行煅烧。其优点是能耗小、晶型易控制，但是分离操作困难，产率低，产量少。

燃烧合成高温喷射法(SHS)，是无需外部热源，依靠原料自身反应时放出的热量进行无机难熔材料合成的技术。所选原料体系引燃后发生急剧的放热反应，产生一个高温环境，达到所有原料熔点以上，形成熔体。因反应器密闭，高温作用下因气体膨胀等原因在反应器内形成高压环境，熔体在该高压环境作用下，经过一定保温时间，从喷口喷出，形成粉体。研究表明制备的粉体微观结构良好、颗粒分布均匀，该方法设备简单，制备周期短，原料价格低、高效节能、绿色环保、可实现工业化生产，具有广泛的适应性。

上述方法反应过程中产生了高温高压的环境，且粉体质量对燃烧温度、压力、保温时间、喷射速度等参数有很大的依赖性，这对反应装置的耐温耐压性、密封性及喷嘴、喷射开关装置提出了严格的要求，特别是喷射开关装置和喷嘴结构，会影响熔体保温时间、流体喷射速度，进而影响着粉体粒径和粉体微观组织结构。

喷嘴的应用范围十分广泛，除了人们所熟知的各种燃料的燃烧设备和装置(工业炉、热能动力装置、民用燃烧设备)外，在非燃烧工业设备(清洗、喷涂、冷却、防火、加湿、除尘、润滑、气体调节、粉料制取等)上也有广泛的应用。