用於清潔、快速固結合金的裝置和方法

2023-12-05 22:59:26

專利名稱：用於清潔、快速固結合金的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及在真空條件下用於熔化和霧化金屬及合金(此處總稱為"合 金")以產生清潔的霧化熔融材料的裝置和方法，該融熔材料能夠快速固結 為或粉末或預製件。固態預製件可以使用象例如噴射成型和成核鑄造的技術 由霧化的熔融材料製成。所收集的粉末可以被進一步加工成為不同的生產 件。作為一個實例，由該裝置和方法製成的粉末可以被收集、集中到容器內、 並被進一步加工使其固結為固態預製件。
背景技術：
目前用以生產粉末金屬製品的工藝通常採用常規的流體霧化技術來生 產合金粉末。例如，常規的流體霧化技術被用來生產合金粉末，以進一步生 產一般的壓製件和燒結件。合金粉末也被用於更為尖端的場合，比如用於制 備用來製造關鍵的航天構件的材料。
在一個常規的流體霧化技術工藝中，高壓氣體被撞擊在熔融材料或合金 流束上，將流束物理粉碎為全部的或部分的微小熔融材料微粒。隨著熔融材 料微粒散發熱量，它們凝結，然後被收集為固態粉末。在特定的關鍵應用中， 比如在某些航天構件的製造中，由幾個少量的霧化流束形成的多批霧化粉末
被混合，然後混合物被細篩為較小的尺寸(例如，-325網格)，集中到金屬 容器中，並通過沖壓或壓實容器和其中的粉末物而被固結成為合適的固態件 (預製件)。然後，固態件能夠通過機械加工和其它常規技術被進一步加工 成為預定的形狀和特徵。這種工藝的優點包括清潔；成分可控並一致；及 固態件具有相對小的粒度，這對於用該固態件製造的構件的性能可以是關鍵 的。
常規工藝的步驟包括熔化；霧化；混合；細篩；裝箱；和固結，其中 存在著幾處缺陷。例如，由幾個少量的熔化物形成的霧化粉末被用於形成混 合粉末。這是由於在粉末形成期間熔化物必須通過相對小的孔流束出，並且 流束出率顯著小於鑄造或常規熔化工藝中的流束出率。因此，在霧化之前，合金必須在一定延長期內保持熔化狀態，由於元素的揮發和與熔融容器的陶
瓷(ceramic)襯裡的反應，這將導致合金的化學成分的惡化。幾個少量的熔 化物被霧化以最小化任一個熔化物的成分的惡化程度。因此，上述粉末形成 工藝通常是費時且耗資巨大。另外，通常在常規的陶瓷襯裡的熔爐內生產熔 化物，因此，最終生成的粉末經常被氧化物所汙染。 一旦形成粉末，將通過 數個步驟對它們進行處理，每一個步驟都具有額外汙染的可能性。另外，由 於上述工藝包括數個步驟，通常費用巨大。
各種技術已經被開發出以具體針對通過粉末霧化用熔化物形成固結件 的工藝中的各個步驟。幾個已經開發出的熟知的熔化技術採用真空環境，而 不使用常規的陶乾襯裡熔爐。相對於在常規的陶瓷襯裡熔爐形成的熔化物， 這些技術形成的熔化物中的氧化物汙染顯著減少。例如，電子束(EB)熔化 技術現在已經眾所周知，並在技術文獻和專利文獻中被廣為討論。另一個實 例是真空雙電極重炫(VADER, vacuum double-electrode remelting )工藝， 這已經為本領域所知，並在例如美國專利4,261,412中進行了討論。其它已 知的在無陶資熔化裝置中形成熔融合金流束的技術在例如美國專利 5,325,906和5,348,566中公開。，906專利公開了一種組合了耦接於冷感應引 導(CIG, cold induction guide )的電渣重火容(ESR， electroslag remdting )裝 置的熔化裝置。在，906專利描述的一個實施例中，通過在ESR裝置中熔化 自耗電極生產出熔融精煉材料流束。上述熔融流束在緊密耦接的冷感應引導 (CIG)的保護下與周圍環境隔離而向下流束至噴霧形成裝置。，566專利同 樣公開了 一種組合了緊密耦接於CIG的ESR裝置的裝置，但還公開了用以 控制熔融材料通過CIG的流束動的技術。本技術包括例如，通過冷指(cold finger)裝置本身和通過鄰近的氣冷裝置控制向CIG內的合金提供感應熱的 速率，並控制CIG中的熔融材料的散熱率。
在常規的流體撞擊霧化技術中，或者氣體或者液體被撞擊在熔融材料的 流束上。使用液體或某些氣體的撞擊會將汙染引入霧化材料。另外，假設在 真空環境中不發生流體撞擊，但即使使用惰性氣體的撞擊技術也能夠將大量 的雜質引入霧化材料。為解決這一問題，某些可以在真空環境中進行的非流 體撞擊霧化技術已經被開發出來。這些技術包括標題為"用於噴霧成型、霧 化和熱傳遞的方法和裝置"的美國專利6，772,961B2 (961專利)中描述的霧 化工藝，其中，由耦接於可控分配裝置的熔化裝置生成的熔融合金熔滴或熔融合金流束通過以高的上升速率(rise rate )對熔滴施加高壓而一皮快速充電。 充電熔滴內的靜電力使熔滴碎裂或霧化成為更小的次級微粒。在，961專利描 述的一項技術中，由調節裝置的孔口產生的主熔滴受鄰近於孔口下方的環形 電極的電場的作用。在主熔滴內產生的靜電力超過微粒的表面張力，導致了 較小的次級孩i粒的形成。額外的環形電場產生電極可以配置在下遊，/人而以 同樣的方式作用於次級微粒，產生更小的熔融微粒。在這裡通過參考加 入，961專利的全部公開內容。
電子束霧化是另一種在真空中進行的用於霧化熔融材料的一一流體撞擊 技術。大體上，該技術包括使用電子束將電荷噴射入熔融合金流束的區域和/ 或連續的合金熔滴。 一旦該區域或熔滴聚集足夠的超過瑞利極限(the Rayleigh limit )的電荷，該區域或熔滴會變得不穩定並斷裂成為細小顆粒(即， 霧化)。該電子束霧化技術在，961專利中進行了總體描述，並將在下面進一 步描述。
另外，，961專利公開了使用靜電場和/或電磁場來控制在生產噴霧形成 預製件或粉末的工藝中通過霧化形成的熔融合金微粒的加速度、速度、和/ 或方向的特性的技術。如，961專利描述的，這種技術提供了對於霧化材料的 重要的下遊控制並能夠減少過噴射和其它的材料浪費，提高質量，增加了由 噴射成型技術製成的固態預製件的密度，並改善在霧化材料轉化為粉末形式 時的粉末品質以及提高產量。
關於收集霧化粉末，使霧化粉末駐留在霧化腔的底面上的方法已經為人
所熟知，並已經常規地用於合金粉末的商業生產。另外，收集霧化材料製成 單個預製件的方法，比如，舉個例子，噴射成型和有核鑄造，已經眾所周知， 並已經在許多文章和專利中被描述。關於成核鑄造，可以具體參考美國專利 5,381,847， 6,264,717和6,496,529 Bl。大體上，成核鑄造包括霧化熔融合 金流束；然後引導產生的微粒進入具有預定形狀的鑄模。熔滴可以融合併固 結為單個具有模的形狀的物件，鑄件可以被進一步加工成為預定的構件。噴 射成型包括引導霧化的熔融材料至例如用以形成獨立預製件的心軸或圓柱 的表面上。從特性上來講，由於例如無模噴射成型工藝中需要不流束動且移 動的微粒，因此噴射成型和有核鑄造之間的霧化微粒的典型固態成分不同。 如上面所提到的，許多已知用於熔化、霧化和形成合金以產生粉末和固 態預製件的工藝存在不足。這些不足包括例如，在最終產品中存在氧化物和其它的汙染物；由於過噴射導致產率損失；固有的尺寸限制。因此，需要 改進用於熔化和霧化合金並從霧化材料形成粉末和固態預製件的方法和裝置。

發明內容
本發明的一個方面涉及用於形成合金粉末和預製件的新型裝置。該裝置 包括熔化組件；霧化組件；場產生組件；和收集器。熔化組件被用以產生 熔融合金流束和連續的熔融合金熔滴中的至少 一種，並在接觸熔融合金的區 域大體上無陶資。霧化組件將電子撞擊在熔化組件產生的熔融合金上，從而 霧化熔融合金並產生熔融合金微粒。場產生組件在霧化組件和收集器之間產 生靜電場和電^f茲場中的至少一個場。至少一個場與熔融合金^Ti粒相互作用並 在合金微粒流向收集器時影響微粒的加速度、速度和方向中的至少 一 個特 性。該裝置還可以有選擇性地包括:圍繞熔化組件、霧化組件、場產生組件和 收集器組件的至少一部分的腔室；和向腔室提供真空環境的真空裝置。
本發明的另 一個方面涉及可以用於形成粉末和預製件中的至少 一種的 裝置。該裝置包括提供熔融合金流束和熔融合金連續熔滴中的至少一種的 熔化組件，其中，所述熔化組件在接觸熔融合金的區域大體上無陶瓷。該裝 置的霧化組件將電子撞擊在熔化組件產生的熔融合金上從而霧化熔融合金 並產生熔融合金微粒。該裝置的場產生組件在霧化組件下遊的該裝置的區域 中產生靜電場和電磁場中的至少一個場。所產生的至少一個場與熔融合金微
粒相互作用並影響熔融合金微粒。在該裝置的某些非限制性實施例中，由場 產生組件產生的至少一個場影響熔融合金微粒的加速度、速度、和方向中的 至少一種特性。在熔化組件、霧化組件、和場產生組件之外，該裝置還可有 選擇地包括收集器，從霧化組件產生的熔融合金在上述的至少一個場的影 響下被導入收集器；和圍繞熔化組件、霧化組件和場產生組件的至少一部分 的真空腔。
本發明的另 一個方面涉及形成粉末和固態預製件中的一種的方法。本方 法包括在熔化組件中產生熔融合金流束和熔融合金連續熔滴中的至少一 種，熔化組件中與熔融合金接觸的區域大體上無陶瓷。本方法還包括通過 使電子撞擊在從熔化組件中產生的熔融合金上生成熔融合金微粒，從而霧化 熔融合金並產生熔融合金微粒。本方法還包括生成靜電場和電磁場中的至少一個場，其中，熔融合金微粒與場相互作用並受場的影響。熔融合金微粒 被以粉末和固態預製件中的一種形式收集進入收集器或被收集到收集器上， 在本方法的某些非限制性實施例中，熔融合金微粒與場產生組件所產生的至 少一個場相互作用並受其影響使得熔融合金微粒的加速度、速度和方向中的 至少 一種特性以預定的方式被影響。
技術人員通過對下面關於依據本發明的裝置和方法的特定非限制性實 施例的詳細描述將明白前述的細節，同樣也能明白其它細節。技術人員還可 以通過執行或使用這裡描述的裝置和方法理解另外的細節。


這裡描述的裝置和方法的特性和優點可以通過參考附圖獲得更好的理 解，在附圖中
圖1是依據本發明構造的裝置的一個實施例的示意圖2是依據本發明構造的裝置的一個非限制性實施例的各方面的示意 圖，其中，大體塊形電子場被沿熔融材料穿過霧化組件的路徑產生；
圖3是依據本發明構造的裝置的一個非限制性實施例的各方面的示意 圖，其中，柵格裝置沿熔融材料穿過霧化組件的路徑產生電子場；
圖4是依據本發明構造的裝置的一個非限制性實施例的各方面的示意 圖，其中，用以沿熔融材料穿過霧化組件的路徑產生電子場的電子從燈絲的 外表面產生；
圖5是可以被包括進依據本發明構造的裝置中的電子束霧化組件的一個 實施例的示意圖6、 7、 7A、 8和8A是適於噴射形成預製件的依據本發明構造的裝置 的不同非限制性實施例的各個組件的示意圖9、 9A是適於形成粉末材料的依據本發明構造的裝置的可選的非限制 性實施例的示意圖10-13示意性地描繪了可以被包括進依據本發明構造的裝置中的熔化 組件的幾個非限制性實施例；
圖14-16示意性地描繪了可以被用於收集由依據本發明構造的裝置的實 施例產生的固態霧化材料的技術的幾個非限制性實施例；
圖17和17A示意性地描繪了依據本發明構造的裝置的非限制性實施例，其中，通過在模具中成核鑄造由電子束霧化產生的霧化熔融合金而生產出鑄件。
具體實施例方式
在當前對於實施例的描述中及在權利要求中，除了在操作實例或其它的 特別說明之處以外，所有表述成分和產物、工藝條件及諸如此類的質量或特
性的數字在所有情況下都應理解為用"大約(about)"進行修正。因此，除 非相反地標註，任何在下面的描述中和權利要求中提出的數字參數都是近似 的，可以依據本發明根據人們在合金和製品中尋求獲得的預定的特性而變 化。至少，且不是試圖限制權利要求的等同性原則，每一個數字參數都應依
這裡通過參考加入的任何的專利、公開或其它說明材料的全部或部分內 容在這裡僅以不與已有的定義、聲明或本發明中所提出的其它公開的材料相 矛盾沖突為準。這樣，在必需的程度內，這裡所闡述的說明書替換任何在這 裡通過參考加入的相矛盾的材料。這裡通過參考將要加入的任何材料或材料 的某些部分，如果與現有定義、聲明或這裡公開的其它說明材料相矛盾的， 僅以加入的材料與現有說明材料之間不出現矛盾為準加入這些材料。
本發明提出改善通過包括合金霧化的工藝生產粉末和固態預製件的方 法和裝置。總體上，如圖1中示意圖所示，依據本發明的裝置的特定實施例 (圖1中的100)包括產生熔融合金的流束和連續熔滴中的至少一種的熔 化組件(這裡也稱為"熔化裝置")110;霧化來自熔化組件110的熔融合金 並產生微小熔融合金微粒的電子束霧化組件(這裡也稱為"霧化裝置")112; 產生靜電場和電^t場中的至少一個場並影響由霧化組件112產生的一個或多 個熔融合金微粒的加速度、速度和方向中的至少一種特性的場產生組件(這 裡也稱為"場產生裝置")114;和容納熔融合金^:粒的收集器116。另外， 總體上，依據本發明的方法的特定實施例包括在熔化組件中產生熔融合金 流束和/或連續的熔融合金熔滴中的一種，其中在接觸熔融合金的熔化組件的 區域基本上無陶乾；通過將電子束撞擊在來自熔化組件的熔融合金上而在霧 化組件中產生熔融合金微粒；產生靜電場和電磁場中的至少一個場，其中來
金微粒的加速度、速度和方向中的至少一個特性；並收集熔融合金微粒進入收集器，形成粉末和/或預製件。如這裡所使用的，術語"熔化組件"和"熔化裝置"指代炫融合金的流 束和/或連續熔滴的來源，合金流束和/或連續熔滴可以用帶電荷的合金的原 料、小片材料和鑄件或其它合金來源生產出。熔化組件或裝置與霧化組件或 裝置流體相通並向霧化組件或裝置輸送熔融合金。熔化組件在與熔融材料接 觸的區域大體無陶資。如這裡所使用的，短語"大體上無陶覺"及類似短語 意指或者在熔化組件的熔化操作過程中與熔融材料接觸的區域無陶乾，或者 指在熔化組件中存在正常操作時不接觸熔融合金的區域，但所包含的陶瓷並 不會導致在熔融合金中夾雜可能出現問題的數量和尺寸的陶資微粒或夾雜 物。在熔化組件中防止或基本上禁止熔融材料與陶瓷材料接觸是很重要的， 因為陶瓷微粒能夠"沖刷"陶瓷襯裡並與熔融合金混合。陶瓷微粒將具有高 於熔融材料的熔點，並可以被摻入到鑄件中。
一旦被摻入到最終產品中，陶 瓷微粒能夠在低頻疲勞中引起裂痕，產生裂縫。因此，根據鑄件材料的預期 用途，材料中只允許少量或根本不允許出現陶瓷微粒。在常規的鑄造和鍛造 冶金中，真空感應熔煉(VIM， vacuum induction melting )步驟中的陶乾微 粒能夠在後續的真空電弧重熔(VAR)步驟中或在常規的三次重熔實例中的 電渣重熔(ESR)步驟以及VAR步驟中完全去除。使用不同的實例所獲得 的清潔度能夠使用已知為"EB button"測試的半定量測試進行評估，其中， 待評估材料的取樣電極是在鉗鍋中熔化的電子束，並且測量生成的氧化物浮 閥中出現的最大氧化物。在常規的粉末冶金中，粉末熔化後固結形成產品， 而沒有採取手段來進一步精煉產品以除去氧化物。相反地，粉末被細篩，並定義的最小的缺陷。在最為關鍵的採用固態粉末金屬生產的航空發動機組件 的設計中，例如，最小的模型缺陷可為大約44微米，因此，具有不大於該 尺寸的篩分粒度(sievesize)的粉末被使用。而對不太重要的航空發動機組件， 最小的模型缺陷可為大約149微米，因此，具有不大於該尺寸的篩分粒度 (sieve size)的4分末^^吏用可以包括在依據本發明的裝置中並用於依據本發明的方法的不會引入 陶瓷夾雜物的熔化技術的實例包括包括真空雙電極重熔裝置的熔化裝置； 包括真空雙電極重熔裝置或真空電弧重熔裝置和冷感應引導(CIG)的熔化裝置；電子束熔化裝置；和電子束冷爐床熔化裝置。但是，應記住所使用的特定熔化組件的設計目標是防止或在可接受的範圍內限制熔融材料與組件 中包含的陶瓷接觸，其它可用於依據本發明的方法和裝置的熔化組件對於普 通技術人員將清楚明了。如這裡所使用的，術語"合金"指純金屬和合金。因此，作為非限制性實例，"合金"包括例如鐵；鈷；鎳；紹；鈦；鈮；鋯；銅；鴒；鉬；鉭； 和任何這些金屬的合金；不鏽鋼；和鎳基和鈷基高溫合金。可以使用依據本 發明的方法和裝置加工的鎳基高溫合金的特定非限制性實例包括IN 100 (UNS 13100); Rene 88; Alloy 720; Alloy 718 (UNS N07718);和718PIus 10 合金(UNS N07818)(可購自ATI Allvac， Monroe, North Carolina)。可以採用 依據本發明的方法和裝置加工的鈦合金的特定非限制性實例包括 Ti-6A1-4V; T-17; Ti-5-5-5-3;和TiAl合金。如這裡所使用的，術語"霧化組件"指代將電子流束(即電子束)或電 子場中的至少 一個撞擊在熔化組件產生的熔融合金上的裝置。正如這裡的用 法，"撞擊"意指接觸。以這種方法，電子向流束的撞擊區域和/或各個熔融 合金熔滴的撞擊區域傳送電荷。如在，961專利和下面所討論的， 一旦熔滴或 流束的特定區域的電荷達到足夠的幅值，該區域或熔滴變得不穩定並斷裂 (霧化)成微小的熔融合金微粒。(如這裡所使用的，"熔融合金微粒"指代 包括一些熔融材料的內容物的微粒，但並不必需完全熔化)。這樣的霧化裝 置可以不同地稱為電子束霧化組件、裝置、設備或類似構件。本質上來講，如，961專利中討論的那樣，電子束霧化裝置的基本特性在 於它被設計以能夠快速地施加靜電荷到熔融合金流束或熔滴上。該裝置被採 用使得撞擊到熔融合金的靜電荷使流束或熔滴物理斷裂，而從熔融合金產生 出一個或多個微小熔融合金微粒，從而霧化熔融材料。使用通過電子撞擊而 快速靜電充電的熔融材料霧化導致材料快速破裂為微小微粒，這是由於在材 料內部產生了靜電排斥力。更具體地講，熔融合金的區域或熔滴被快速靜電 充電並超過"瑞利限度(Rayleigh limit)",使得在該區域或熔滴內的靜電力超 過材料的表面張力，然後材料破裂成為微小微粒。瑞利限度是指在材料內部 建立起的靜電排斥超過使材料保持為一個整體的表面張力之前材料所能夠 承擔的最大電荷量。使用電子撞擊在材料上以在材料內建立靜電電荷排斥力 的霧化技術的優點包括在真空環境中執行這種技術的能力。採用這種方式，空氣或霧化流體與熔融材料之間的化學反應能夠受到限制或被消除。這種能 力與常規流體霧化形成對照，其中，在常規流體霧化中正被霧化的材料必須 接觸霧化氣體或液體，並且通常是在環境大氣或在惰性氣體中進行以製成鈦 基和鎳基合金。由霧化組件霧化的合金流束或熔滴由上遊的熔化組件產生。熔化組件可 以包括例如，用以形成合適的流束或熔滴的分配器。在特定的非限制性實施例中，比如在，961專利中說明的那些實施例，本分配器可以包括具有孔 口的熔化腔。流束和/或熔滴被從孔口壓出或流出，並向下遊流向霧化組件。 在特定的非限制性實施例中，受機械作用或壓力作用，熔融合金流束或熔滴 從熔化腔流出。在一個可能的實施例中，向熔化組件的分配器中的熔化合金 施加壓力，壓力大小大於作用在分配器的外部的壓力以在分配器的孔口處產 生熔融合金熔滴。另外，在一個實施例中，壓力可以變化以可選擇地中斷熔 融合金熔滴的流動。本熔化組件的特定非限制性實施例可以被設計以用負電荷對輸送向霧 化組件的熔融金屬流束或熔滴"預充電"。對流束或熔滴預充電將減小電子 束霧化組件將流束或熔滴霧化成為微小微粒預定的負電荷量。 一種用於預充 電的可能的技術是使熔化組件相對於裝置中的其它部件保持較高的負電勢。 這能夠通過使熔化組件與裝置的其它部件電氣隔離，然後使用電氣耦接於熔 化組件的電源升高熔化組件的負電勢至較高的水平而完成，可選的預充電技 術是在霧化組件的上遊接近於熔化組件的噴出孔口的位置布置感應環或感 應臺板。臺板或環或者可能的其它結構被用以在通過較短的距離流向下遊的 霧化組件的熔滴或流束中感應出負電荷。霧化組件然後將電子撞擊在預充電 的材料上以進一步為材料充以負電荷並霧化材料。其它預充電技術根據本發 明將清楚明了。在依據本發明的特定霧化組件的實施例中，電荷通過熱離子發射源或類 似裝置被傳遞給熔融合金流束和/或熔滴。如本領域已知的，熱離子發射現象， 曾經一度被稱為"愛迪生效應(Edison effect)",指代當熱振動能克服了使電 子保持在金屬或金屬氧化物表面的靜電力時，來自金屬或金屬氧化物表面的 電子流(稱為"熱離子，，)。這種效應在溫度升高時急劇增強，但通常在溫度 高於絕對零度時在一定程度上存在。熱電子槍利用了熱離子發射現象以產生 具有良好的動能的電子束。如本領域已知的，熱電子槍通常包括(i)熱電子燈絲；和(ii)由陰極和陽極約束的電子加速區。燈絲通常包括一條耐熔 材料線，由流過燈絲的電流實現加熱。適合的熱電子槍燈絲材料具有如下的特性低的勢壘(逸出功)；高熔點；高溫穩定性；較低的蒸發壓力；化學 穩定性。熱電子槍的特定的實施例包括例如，鎢；六硼化鑭(LaB6);或 六硼化鈰(CeB6)燈絲。通過對燈絲施加電流產生足夠的熱能使得電子從燈 絲表面"蒸發"，但是這種方式產生的電子具有非常少的能量。為解決這一 問題，對陽極施加正電勢。燈絲產生的電子穿過陰極上的小孔漂出，並且陽 極和帶正電陰極之間的電場對電子加速，使其穿過間隙漂向正極，並帶著與 電極間施加的電壓對應的最終能量穿過正極中的孔。熱電子槍已經實現商 用，並且它們的結構和操作方式已經為人所熟知。為了向熔滴或流束充負電荷至克服表面張力及霧化材料所需預定的水 平，熔滴或流束必須在有限的時間內經受具有充足能量和強度的電子流或電 場。因此，霧化組件優化地產生"線性"電場，它沿熔滴或流束穿過霧化組 件的路徑延伸合適的距離。線性電場中的電子形成空間分布，這與電子束被 集中成為狹窄的流束的點式電子源發射器形成對照。假定引入到熔化組件中 的熔融熔滴或熔融流束在重力影響下移動穿過該組件，電子的空間分布對於 本發明的裝置可以是重要的。不受任何特定的理論限制地，電子束霧化的微粒可以通過下面兩個機制 中的一個或兩個由熔滴或流束形成。在第一個可能機制中，新霧化微粒在負 電荷被添加到熔滴或流束時從熔滴或流束的表面順序剝離。另 一個可能機制 中的霧化微粒通過級聯效應形成，在級聯效應中初始的熔融流束或熔滴破裂 成為微小微粒，微小微粒被重新充電至負電勢並破裂成為更小的微粒，本過 程重複進行，期間電子被添加到連續的更小的霧化微粒。在任一個機制中， 熔融材料必須曝露於電場足夠的時間使得在材料中集累起足夠的負電荷並 使材料破裂。電子在霧化組件中產生的電場中的 一個可能的空間分布是形成 電子圓柱。圓柱的長軸方向指向熔融材料穿過霧化組件的總體方向。完全霧 化預定的圓柱最小長度(沿長軸方向)將依賴於在圓柱內的電場能量和電場 強度給定的條件下自由下落的熔融材料由電場霧化所花費的時間。非圓柱形 電場也可以被使用，比如，舉個例子，具有矩形、三角形、或一些其它的多 邊形或另外的有界的形狀的橫截面(橫切於熔融材料穿過霧化組件時的總的 方向)的電場。然而更為普遍地，可以使用具有能夠適於霧化熔融的材料的能量、強度和三維形狀的任意組合的電場。在下面描述用於依據本發明構造 的裝置的電子束霧化組件的非限制性可能實施例。
根據依據本發明的霧化組件的 一個可能的非限制性實施例，提供具有足 夠用來霧化熔融熔滴或流束的能量的電子源。所述電子源可以是，例如，加
熱型鴒絲。從鴒絲表面剝離的電子被使用靜電和/或電磁裝置處理以形成具有 大的高寬比(流束寬度與流束長度的比例)的矩形橫截面的電子束。矩形流 束然後被射入霧化腔，成為熔融材料流動路徑上的大體塊狀場。圖2示意性
地描繪了這種布局，其中，霧化組件210包括通過由電源214提供的電流加 熱的鴒絲212。加熱的鴒絲212產生自由電子216。電子可以用這種方式產 生，比如，使用熱電子束髮射器。電子被臺板220產生的靜電場成形為總體 上為矩形的電子束222。電子束222被射入霧化組件210的內部以產生總體 上為塊狀的電子場226。從熔化組件232上遊分出的熔融材料熔滴230經過 電子場226並通過由負電荷的聚集引起破裂而形成微小微粒238。霧化微粒 238沿朝向收集器(未示出)的箭頭A的方向流動。
圖3示出了依據本發明的霧化組件310的另一個非限制性實施例。 一個 或多個鎢絲312由電源314加熱並產生電子316,所述電子在足夠多的電子 被撞擊到熔融材料上時具有足夠能量以霧化熔融材料。電子可以採用這種方 法產生，例如，使用熱電子束髮生器。電子316由某些結構處理，比如， 用例如臺板320處理以形成漫斑322。光柵裝置324在霧化組件的熔融材料 受重力影響通過的區域內以較高的光柵化速率對電子斑322進行光柵化處 理。高的光柵化速率的效果是在霧化組件310的霧化腔內提供了形狀可控的 三維電子場326，霧化腔足夠大，以完全地或者基本上完全地將由霧化組件 332引入的熔融金屬熔滴330霧化為更小的霧化微粒338。霧化微粒338沿 箭頭A的方向流向收集器(未示出)。
用於依據本發明的裝置的霧化組件的另一個實施例如圖4所示。霧化組 件410產生具有大的總體上為矩形橫截面的電子場。電子從由電源414加熱 的直線長度的燈絲412的表面產生。這種產生電子的方法與從一點源產生電 子(通常由電子束槍實現)的技術形成對比。能夠使用靜電場或者電磁場， 舉例來講，由臺板420產生的電磁場，對從燈絲412的表面發射出的電子416 進行操控，以形成具有大體上為矩形的橫截面的電子束422。矩形電子束422 可以由光柵裝置以較高的速率進行光柵化處理，後進入霧化組件410形成電子場，從熔化組件432產生的熔融材料430穿過該電子場。可選地，如圖4 所示，矩形電子束422可以由噴射裝置424噴射進入霧化組件410，以形成
子場426。材料430被聚集的負電壓破裂為霧化微粒438，霧化微粒438沿 箭頭A的方向流到收集器(未示出)。
為提供充足的電子以合適地霧化熔融材料，任一上述實施例可以被修改 以在霧化組件內的合適位置包括幾個電子源。多種用以操控和噴射電子的方 法也可以被用於產生適合的電子場。例如，若干熱離子或非熱離子電子束髮 射器或其它電子源可以圍繞霧化腔中的熔融材料的路徑以一定角度取向(例 如彼此相互成120°角的三個電子源)，並通過從若干電子源噴射電子進入路 徑而產生三維電子場。
另外，上述的幾個霧化組件實施例的各方面能夠被組合。例如，在圖2 和圖3中示出的實施例的一個可選實施例組合方面，霧化組件210的矩形電 子束222被用霧化組件310中的光柵裝置324進行光柵化處理而產生電子場 以霧化熔融材料。相對於電子漫斑322,對具有相對高的長寬比的矩形電子 束222進行光柵化處理可以沿霧化腔中的熔融材料的路徑提供更大的線性覆蓋度。
在包括在依據本發明的裝置中的電子束霧化組件的特定實施例中，第一 電子流被撞擊在從熔化組件產生的材料上，從而霧化材料成為具有第 一平均 尺寸的主熔融合金微粒。然後撞擊第二電子流在主熔融合金微粒上從而進一 步霧化主熔融合金微粒至更小的平均微粒尺寸。撞擊另外的電子流在霧化微 粒上可以實現平均尺寸的進一步減小。採用這種辦法，使用通過撞擊電子的 快速靜電充電可以實現數次尺寸的精細化。在特定的實施例中，通過電子束 進行的靜電充電沿路徑施加兩次、三次或更多次，以實現最終預定的平均熔 融材料微粒尺寸。採用這種辦法，由熔化組件產生的熔融合金熔滴的初始尺 寸不會限制霧化組件中產生的最終霧化微粒的尺寸。這種布置的幾個電子源 可以是例如獨立的熱電子束髮射器，其中包括線性熱電子束髮射器。
因此，在依據本發明的霧化組件的特定的非限制性實施例中，熔融合金 流束的熔滴或部分經歷兩次或多階段霧化，以連續地減小最終的霧化微粒的 平均尺寸。這可通過例如在霧化組件和收集器之間的區域沿路徑布置兩個或 幾個電子槍或其它電子流源完成。具有這樣的總的結構的霧化組件在圖5中作為組件500進行示意性地說明。熔化組件512包括產生熔融合金熔滴523a 的分配器514。分配器514可以-使用例如枳4成工具或壓力以由熔化組件512
523a。主電子束^T524a產生撞擊在熔滴523a上並施加負電荷至熔滴的電子 束525a。在熔滴523a內建立起的靜電力最終超過熔滴的表面張力、使熔滴 破裂並形成主熔融合金微粒523b。第二電子束槍524b將電子束525b集中在 主熔融合金微粒523b，同樣地施加負電荷至微粒上並使它們破裂成為更小的 次熔融合金微粒523c。第三電子束槍524c將電子束525c集中在次熔融合 金微粒523c上，同樣傳遞負電荷到微粒並使微粒破裂成為更小的第三級熔 融合金微粒523d。在這種布置的一個實施例中，雖然數個電子束槍為熱離子 電子槍，可以使用任何其它適合用以產生適合的電子束的裝置。
如，961專利中討論的，"快速"靜電充電指在大約1微秒到大約500微 秒內充電到預定的幅值。優選地為大約1到大約100微秒，更為優選地是大 約1到大約50微秒。用以由熔化組件產生的熔融合金的快速靜電充電產生 超過材料的"瑞利限度"的電荷，並由此產生幾個熔融合金微粒。本微粒， 例如，可以具有大體上一致的大約為5到大約2500微米的直徑，更為優選 地是大約5到大約250微米。
因此，霧化組件產生熔融合金微粒，它被在裝置中進一步加工形成粉末 或是整塊(即單件)的預製件。如這裡使用的，術語"預製件"指代任何鑄 件、工件或其它通過收集熔融合金微粒形成的物件。在本發明的裝置和方法 中，熔化組件產生的全部或一部分熔融合金微粒在霧化組件的下遊被控制並 收集在收集器中。更為具體的說，依據本發明的裝置包括產生至少部分出現 在炫化組件的下遊區域的靜電場和/或電;茲場的至少一個場產生組件。由場產 生組件產生的靜電場和/或電磁場被構造或處理以影響與所述場相互作用的 熔融合金微粒的加速度、速度和方向中的至少一個特性。
如這裡所使用的，術語"場產生組件"指產生以及可選地操控可被用於 在熔化組件的下遊區域中控制熔融合金微粒的加速度、速度、方向中的至少 一個特性的一個或多個靜電場和/或電磁場的裝置。場產生組件的實施例在美 國專利6,722,961 B2中描述，這裡已經通過參考加入這一專利。
如這裡所使用的，"靜電場"能夠指單個的靜電場或幾個(兩個或更幾 個)靜電場。靜電場可以由例如對點、臺板或其它源充電至高的電勢產生。另外，如這裡所使用的，"電磁場，，能夠指單個電磁場或幾個電磁場。電磁 場可以通過例如使電流流過導體而產生。
在依據本發明的裝置和方法的特定實施例中，全部或一部分由熔化組件
或收集在收集器上，成為粉末或預製件。如這裡所使用的，術語"收集器" 指一種裝置、部件、或者是裝置或部件的部分或區域、或者是部件的組合， 它被用於接收或收集由霧化組件產生的粉末或預製件的形式的全部或部分 熔化合金微粒。可以被集成進入依據本發明的裝置或方法的實施例的收集器 的非限制性實例包括腔室、儲料漏鬥、模具、心軸或表面的全部或部分或 區域。通常，收集器處於地電勢，優選地，處於較高的正電勢以吸引被充負 電荷的由霧化組件產生的霧化微粒。當該裝置被用於形成粉末材料時，比如， 舉例來講，粉末鋼或其它合金，本收集器可以是例如腔室、儲料漏鬥、或一 些其它合適的構造的容器。當該裝置被用於噴射形成鑄錠或其它預製件時，
收集器可以是例如心軸(mandrel)或臺板(platen )，它們可以被用來轉動或 平移以形成具有預定的幾何形狀的固態件。當該裝置被用於固態件的成核鑄 造時，收集器通常採用包括具有預定的鑄件幾何形狀的空腔的模具的形式。 圖1中說明的一般性的布置，即，組合了熔化組件、霧化組件、場產生 組件和收集器的裝置可以被設計和操作以生產出被回收在收集器中的合金 粉末。在這種實例中，收集器可以是例如腔室、儲料漏鬥或其它容器。本組 合也可以被採用進行噴射成型以在收集器的表面上產生鑄錠或其它固態預 製件，在這種實例中收集器可以是例如心軸或臺板。本組合還可以被設計以 進行成核鑄造從而在收集器中或收集器上形成固態鑄件，在這種實例中收集 器可以是例如包括一個或多個側壁的模具。
性實施例中，例如，定向組件產生一個或多個與熔融合金微粒相互作用的靜 電場和/或電磁場，並在形成過程中的不同時間將熔融合金微粒定向至正在成 型中的預製件的不同區域。
另外，靜電場和/或電磁場能夠被用於定向熔融合金微粒至正在成型中的 預製件的區域，在那裡它需要被加熱或降溫，因此而影響預製件的宏觀結構。 在進行噴射成型或成核鑄造中，例如， 一個或多個靜電場和/或電^t場的形狀的預製件的不同預定區域以產生近終形(near-net)預製件。通過使用場產生 組件產生一個或多個靜電場和/或電^f茲場，有可能採用增強成型或鑄造加工的 產率，同時也能提高(和控制)生成的預製件的密度。
因此，本發明描述了包括用以產生一個或多個靜電場和/電磁場的裝置的 方法和設備，用以有選擇地控制例如由熔化材料產生的固態工件(預製件) 和粉末的產率、質量和密度中的一個或多個特性。在噴射成型和粉末霧化中， 利用靜電場和/電磁場定向霧化材料的方法被期望提供顯示增強的產率並提 供具有顯著高於常規成型的預製件的密度的固態預製件。
在依據本發明的裝置的 一個實施例中，場產生組件在霧化組件和收集器 之間的區域通過電氣耦接收集器至高壓直流電源並使霧化組件接地而產生 靜電場。若在當前的裝置和方法中使用電子束霧化並且霧化微粒將被充以負 電荷，則使用負極性。靜電場可以與由霧化組件產生的帶負電荷的熔融合金 微粒相互作用並且微粒被影響以沿靜電場線的總的方向移動。這種相互作用 能夠被用以控制流向收集器的熔融合金微粒的加速度、速度、方向中的一個 或多個特性。
在高壓直流電源之外，在依據本發明構造的裝置的特定實施例中包括的 場產生組件能夠包括沿合適的方向布置在合適的位置的一個或多個電極，以 在霧化組件和收集器之間產生合適的場。電極被布置並定向以便在霧化組件 和收集器之間以需要的形狀形成靜電場。在一個或多個電極影響下，提供的 靜電場能夠具有以需要的方式引導熔融合金微粒至收集器的形狀。
場產生組件也能夠包括幾個高壓直流電源，每一個高壓直流電源附接至 一個或多個在霧化組件和收集器之間的沿合適的方向、合適的位置布置的電 極，並且以與時間相關的方式影響通過霧化組件和收集器之間的場產生組件 產生的靜電場的形狀。採用這種方式，電子場可以被操控，以隨著時間將由 熔化組件產生的熔融合金微粒合適地定向至收集器上或正在成型的預製件 上的特定區域或點。例如，包括幾個電極的場產生組件和聯接的電源能夠被 集成到依據本發明的適於通過噴射成型產生近終型的固態件的裝置中。包括 幾個電極的場產生組件和聯接的電源也能夠被用於通過噴射成型或成核鑄 造產生固態預製件，所產生的預製件相對於通過常規噴射成型或成核鑄造裝 置產生的預製件具有較高的密度。在這些實施例中，靜電場可以在場強和/ 或形狀方面變化以合適地定向熔融材料微粒至收集器中，採用的方式類似於在無場產生組件的常規噴射成型或成核鑄造裝置中的霧化孔口的相對粗糙 的機械光4冊化運動。在依據本發明的裝置的另 一個實施例中，電磁場由布置在霧化組件和收 集器之間的一個或多個磁線圈在霧化組件和收集器之間產生。磁線圈電連接 於電源，電源為磁線圈提供能量。霧化組件產生的熔融合金微粒被沿電磁場 的場線導向至收集器。優選地，一個或多個;茲線圈的位置和定向能夠被調整 以定向熔融微粒至收集器或正在成型的預製件上的特定區域或點。採用這種 方式，熔融合金微粒能夠被定向以在噴射成型或成核鑄造期間增大預製件的 密度或甚至產生近終型形狀的預製件。還是在依據本發明的裝置的另 一個實施例中，幾個磁線圏被布置在霧化 i且件和收集器之間。由幾個磁線圏產生的電磁場影響由霧化組件產生的熔融 合金微粒的運動方向並定向該微粒至收集器上或正在成型的預製件上的特 定的預定區域或點，所述磁線圏可以是被提供能量至不同的磁場強度的單個 或幾個磁線圈。通過這種布置，熔融合金微粒能夠被以預定的模式導向以產 生例如具有近終型形狀和/或相應高的密度的固態預製件。在特定的實施例 中，由場產生組件產生的場可以被用於提高或精細通過在常規的噴射成型和 成核鑄造裝置中使用可平移的霧化孔口已經實現的定向控制。在特定實施例 中，僅通過合適地操控電子場形狀、方向和/或強度就可實現的基本的方向控 制能夠完全替代常規噴射鑄造裝置中的霧化孔口的移動。依據本發明的構造的裝置的特定實施例通過合適地為收集器充電解決 了過噴射的可能性。使用電子束霧化熔融流束或熔融微粒導致微粒被充以負 電荷，這是由於在霧化微粒中有過多的電子。通過合適為收集器充以與霧化 微粒極性相反的電荷，收集器將吸引微粒並從而顯著減少或消除過噴射。過 噴射是常規噴射成型的未解決的缺陷，它能夠顯著地影響過程產率。在下面的附圖中示出並在下面的文字中描述數個依據本發明構造的裝 置的預示性實施例。這些預示性的實例僅是為了說明的目的，不是為限制本 發明或權利要求的範圍。本發明的預期範圍在權利要求中有更好的描述。圖6示意性地描繪了依據本發明的適於噴射成型固態預製件的裝置600 的實施例的特定部件。電子束霧化組件610產生被充以負電荷的熔融合金微 粒612。靜電場614被產生在霧化組件610和收集器616之間。霧化組件610 接收熔化組件(未示出)產生的熔融合金的流束和連續熔滴中的至少一種，熔化組件在接觸熔化材料的區域無陶乾。被充電的熔融合金微粒與靜電場
614相互作用，靜電場614使熔融合金微粒612加速流向收集器616。熔融 微粒612在收集器616的表面上形成固態預製件618。電子場對於熔融合金 微粒612的速度和/或方向的影響可以被用來減少來自預製件618的過噴射， 從而增強噴射成型加工的產率，並且相對於可能未使用這樣的場產生組件的 情況，還可能提高預製件618的密度。
圖7示意性地描繪了依據本發明構造的裝置的其它非限制性實施例700 的特定部件。熔化組件710提供熔融合金流束和連續熔滴中的至少一種至電 子束霧化組件712，所述電子束霧化組件712產生被充電的熔融合金微粒714 的噴霧。靜電場716由霧化組件712和具有合適形狀的收集器718之間的場 產生組件產生。場716與充電的熔融合金孩i粒714相互作用以使微粒714加 速流向收集器718。如果收集器714保持較高的正電勢，微粒714可以被在 很大程度上加速。電子場716對於充電的熔融糹鼓粒714施加的加速力和定向 控制可以被用於增大固態預製件720的密度，並且也可以被用於產生近終型 的預製件720。收集器718可以是靜止的，或可以被適配以轉動或另外合適 地平移。
如圖7A的可選實施例所示裝置700可選地可以^皮^f多改以包括用以在 兩個散熱電極724之間的熔融微粒714的路徑上產生非平衡等離子體 (non-equilibrium plasma) 722的裝置。電極724通過電解液與外部熱質726 傳遞熱量，電解液在泵730作用下經由導管728流通。散熱電極724和外部 熱質726之間通過電解液的熱耦合使得熱量能夠被從熔融微粒714中除去並 傳遞至熱質726。散熱電極724之間的非平衡等離子體722可通過例如AC 輝光放電或電暈放電產生。散熱電極724之間的非平衡等離子體722傳遞來 自熔融樣史粒714的熱量至兩個散熱電極724,散熱電極724傳遞熱量至外部 電質726。產生非平衡等離子體並使用等離子體與被霧化的熔融合金微粒相 互傳送熱量的熱量傳遞系統或裝置的描述見美國專利6,772,961 B2,這裡通 過參考加入它的全部說明材料。另外，產生非平衡等離子體並使用等離子體 與正在被用熔融合金鑄造成型的物件相互傳送熱量的熱量傳遞系統或裝置 的描述見2004年12月9日申請的美國專利11/008,048，這裡通過參考加入 它的全部說明材料。
圖8示意性地描繪了依據本發明構造的用於噴射成型預製件的裝置的另一個非限制性實施例800的特定部件。熔化組件810提供熔融合金流束和連
續熔滴中的至少一種至電子束霧化組件812，並大體上在接觸熔融材料的區 域無陶瓷。熔化組件810可選地可以通過比如可選的電源822保持在較高的 負電勢，以在熔融材料經過霧化組件812之前為熔化材料"預充電"負電荷， 從而減少霧化組件812霧化該材料所必需傳遞到熔融材料的負電荷量。這種 "預充電"特性也可以被用於這裡描述的其它實施例，作為例如減少在霧化 組件中霧化材料而必須添加到熔融材料的負電荷的量。電子束霧化組件812
產生被充電的熔融合金微粒814的噴霧。電磁場816通過電磁線圈818 (如 截面所述)產生。被充電的熔融合金微粒814與場816相互作用，因而被大 體下定向至收集器820。場816對熔融微粒814施加的定向控制能夠減少過 噴射，從而增加噴射成型過程的產率，另外也能夠提高固態預製件822的密度。
如圖8A的可選實施例中所示，非平衡等離子體842可以沿熔融合金微 粒814在兩個散熱電極844之間的路徑產生，熔融合金微粒814與外部熱質 846通過電解液進行熱量傳遞，電解液由泵850作用而經由導管848循環。 在散熱電極844和外部熱質846之間保持的熱量傳遞使得熱量被從熔融合金 微粒814中去除。在散熱電極844之間的非平衡等離子體842被通過例如 AC輝光放電或電暈放電產生。另外，非平衡等離子體842也從散熱電極844 延伸至電接地的固態預製件822和收集器820,用以從預製件822和收集器 820除去熱量。因此，在裝置800中，熱量被平衡等離子體842從熔融合金 微粒814、固態預製件822和收集器820中傳遞至散熱電極844，然後被傳 遞到外部熱質846。
圖9示意性地描述了依據本發明構造的用於霧化熔融合金並形成合金粉 末的裝置的另一個非限制性實施例900的特定部件。熔化組件910提供熔融 合金流束和連續熔滴中的至少一種至電子束霧化組件912。熔化組件812大 體上在接觸熔融材料的區域無陶瓷，並產生被充電的熔融合金微粒914。由 磁線圈918 (截面示意)產生的電磁場916與被充電的熔融合金微粒914, 以散開微粒914並減少它們碰撞的可能性，從而阻止形成較大的熔化微粒並 既而形成更多的粉末微粒920。由磁線圏943 (截面示出)產生的第二電磁
收集器。儲料漏鬥944可以由蓋945和蓋關閉機構946遙控密封。整個粉末生產過程能夠在真空中進行，以減少或消除粉末942由於與空氣的化學作用 而產生的汙染。可選地，如圖9A中所示，裝置900的可選的實施例可以被_沒計使得非 平衡等離子體922可以沿熔融合金微粒914在兩個散熱電極924之間的路徑 產生，散熱電極924與外部熱質926通過電解液進行熱量傳遞，電解液由泵 930作用而經由導管928循環。散熱電極924與外部熱質926傳遞熱量的布 置使得熱量被從熔融微粒914中除去。如所建議的，例如，關於圖9中的裝置，依據本發明構造的裝置的特定 實施例可以包括圍繞或包含熔化組件、霧化組件、場產生組件、收集器和 工件(粉末或預製件，依賴於實施情況)的全部或一部分的腔室或類似物。 如果，例如採用非平衡等離子的熱傳遞裝置被集成進該裝置，則本熱傳遞裝 置和它的相聯的電極的全部或部分與非平衡等離子一樣，也可以被包括進腔 室。這樣的腔室能夠被提供以允許調節腔室內的空氣，包括腔室內現存氣 體的氣體種類和局部壓力和/或總體氣壓。例如，腔室可以抽空以提供真空環 境(如這裡所使用的，"真空，，指完全或局部真空)和/或可以完全或局部用 惰性氣體(例如，氬和/或氮)填充，以限制正在處理的材料被氧化和/或抑 制其它不需要的化學反應，比如氮化作用。在裝置的集成了腔室的一個實施 例中，腔室內的壓力維持低於大氣壓力，比如從大約0.1到大約0.0001 torr, 或者從大約0.01到大約0.001 torr。因此，如在每一個上面的預示性實例中包括的，依據本發明的構造的裝 置的實施例包括熔化組件，所述熔化組件在與熔融合金接觸的區域大體上無 陶乾，從而不會在裝置的操作期間汙染熔融合金。每一個這樣的裝置還包括 用以霧化熔融材料並產生熔融合金微粒的電子束霧化組件；和在霧化組件和 收集器之間產生一個或多個電磁場和/靜電場並在微粒經過霧化組件和收集 器之間的距離的全部和部分時影響微粒的加速度、速度和方向中至少一個特 性的場產生組件。可選地，該裝置還包括用以產生一個幾個裝置，用來生成與^:粒之間傳 遞熱量的非平衡等離子體，生成時間是在熔融合金微粒由霧化組件產生後、 而且在它們被收集成為固態工作或成為粉末之前。作為可選方案，或另外， 依據本發明的裝置的實施例可以產生一個或多個非平衡等離子體以在熔融 合金被收集到或收集進收集器內後與熔融合金之間傳遞熱量，或被應用於收集器上或在收集器內正在成型的預製件。
圖10-13示意性地描繪了可以作為依據本發明構造的裝置的部件被包括 的熔化組件的不同非限制性實施例。每一個這樣的熔化組件實施例可以被用 於產生由自耗電極或其它自耗件產生的流束或連續熔滴中的至少一種。下面
的熔融合金的各實施例的區域無陶乾。
圖10描繪了使用真空雙電極重熔裝置作為能產生輸送至電子束霧化組
件的熔融合金的熔化組件的部件。本真空雙電極重熔(VADER)技術是眾 所周知的並在例如美國專利(編號4，261，412)中描述。在VADER裝置中， 通過在兩個熔化的自耗電極間的真空中撞擊電弧產生熔融材料。VADER技 術優於常規真空電弧重熔(VAR)之處在於VADER技術可以更好地控制了 溫度和熔化速率。因為VADER裝置是眾所周知的，這裡就不再對VADER 裝置及其操作方式進行詳細描述。
參考圖10,真空腔壁1010圍繞彼此相對的自耗電極1014和霧化組件 1016。電流經過相對的自耗電極1014之間，並熔化電極以產生熔融合金熔 滴1018(或流束)。熔融合金熔滴1018從電極1014落下，進入霧化組件1016。 由霧化組件1016產生的熔融合金霧化微粒經過並受由場產生組件(未示出) 產生的一個或多個電磁場和/或靜電場作用，然後經過收集器(未示出)上或 進入收集器(未示出)，下面將描述它的實例。
圖11描繪了使用電子束熔化裝置作為產生被輸送至電子束霧化組件的 熔融合金的熔化組件。在電子束熔化時，通過高能量電子撞擊原料使其熔化。 熔融產物的汙染可以通過在控制的真空腔中熔化得以避免。電子束熔化的能 效勝於其他同類的過程的原因在於可以控制電子束斑在需熔化區域的停留 時間和分布。另外，電子束在槍的內部和孔口及目標材料之間的能量損失很 小。電子束熔化裝置是眾所周知的，因此不再對熔化裝置及其操作方式作詳 糹田4葛ii。
如上文所述，這裡所描述的熔化裝置，包括圖11的熔化裝置，例如可 用於保持一個高的負電勢從而在負電荷於下遊經過該裝置的霧化組件前施 加負電荷至熔融材料。作為一個實例，圖11所示的熔化裝置可用於包括一 個能導電並保持較高負電勢的熔化腔，熔化材料在傳送到霧化組件前接觸所 述熔化腔。參考圖11,真空腔1110圍繞熔化裝置的電子束源1112、正在被熔化
的自4毛電極1114、 一個電子束霧化組件1116、和一個收集器(未示出)。電 子束撞擊電極1114,加熱並熔化電極以產生熔融合金熔滴1118 (或流束)。 熔滴1118從電極1114滴入霧化組件1116。由霧化組件1116產生的霧化合 金微粒經過並受由場產生組件(未示出)產生的一個或多個電磁和/或靜電場 作用，經過收集器(未示出)上或進入收集器(未示出)，下文將對此進行 舉例"i兌明。
圖12描繪了使用電子束冷床爐熔化裝置作為產生輸送至電子束霧化組 件的熔融合金的熔化組件。在一個典型的電子束冷床爐熔化技術中，第一電 子束槍熔化爐料，爐料能夠具有不同的形式(例如鑄錠，海綿狀物，或碎 片)。熔融材料流入一個淺的水冷坩堝(冷床爐)， 一個或多個電子槍在這裡 維持熔融材料的溫度。冷床爐的主要功能是分離出比液體材料輕或重的夾雜 物，同時增加高熔點的較低密度微粒的保留時間，從而保證其完全熔解。所 有的操作均在真空環境中進行以確保電子槍的正確操作和避免合金被外界 環境汙染。電子束冷床爐熔化技術的優勢在於它能有效地去除揮發性成分 (如氯化物和氫)(真空環境造成)及冷床爐中的夾雜物。本技術對於進 料的形式方面也是可以靈活運用的。電子束冷床爐熔化裝置為人們所熟知， 對本熔化裝置及其操作方式作更詳細的描述被認為是不必要的。
再參考圖12，真空腔1210圍繞熔化組件的電子束源1212和水冷的銅製 冷床爐1216、正在^皮熔化的自庫毛電才及1214、電子束霧化組件1218、和收集 器(未示出)。處於流束和/或連續的熔滴形式的熔融材料1220從水冷的銅製 冷床爐1216輸送到霧化組件1218。由霧化組件1218產生的霧化熔融合金微 粒經過並受由場產生組件(未示出)產生的一個或多個電磁和/或靜電場作用， 經過收集器(未示出)上或進入收集器(未示出)，下面描述了它的實例。
圖13描繪了使用由產生輸送到電子束霧化組件的熔融合金的電渣重熔 (ESR)裝置和冷感應引導(CIG)組合而成的熔化組件。可選地，由真空 電弧重熔(VAR)和CIG組成的熔化裝置可用於代替ESR/CIG組合。ESR, VAR， CIG,和包括ESR/CIG及VAR/CIG的組合的熔化組件是已知的。包 括了 ESR或VAR裝置和CIG的裝置的組合已經為人所熟知，並在例如美國 專利5,325,906中進行了描述。
在一個典型的ESR技術中，電流流經自耗電極和布置在精煉爐中並與電極接觸的導電熔渣。從電極熔化而成的熔滴經過並通過導電熔渣精煉，然
後可以輸送到下遊裝置。ESR裝置的基本組件包括電源；電極輸送裝置； 水冷銅精煉爐；和熔渣。所使用的具體熔渣類型根據精煉的材料確定。VAR 過程包括通過撞擊真空中的電極產生的電弧來熔化包括合金的自耗電極。 VAR過程除了能減少溶解的氮和氫外，還可以除去電弧等離子體中的很多氧 化物夾雜物。ESR和VAR技術為人們所熟知並廣泛應用，對於任何特定的 電極類型和規格預定的操作參數，本領域中普通技術人員可以很容易地確 定。因此，不需要再進行關於ESR和VAR裝置的組建方式或操作模式、或 用於特定材料的具體操作參數和/或電極類型和規格的進一步詳細討論。
在ESR/CIG和VAR/CIG組合中，CIG (另外也被不同地稱為"冷指" 或"冷感應引導")能夠在材料從VAR或ESR裝置向下遊通過霧化組件時 保持熔融材料在熔融。CIG也確保熔融材:扦與大氣的隔絕。CIG優選地直接 上遊耦接於ESR或VAR裝置並下遊耦接至霧化組件，使得能夠更好地使精 煉的熔融材料與大氣隔離，防止氧化物內部形成和汙染熔融材料。特定的已 知CIG設計也可用於控制熔融材料從ESR或VAR裝置到下遊霧化組件的輸 送。
CIG的組建和使用方式是已知的，例如在美國專利(專利號5,272,718、 5,310,165、 5,348,566以及5,769,151 )中就有描述。CIG通常包括接收熔融 材料的熔化物容器。熔化物容器包括在其中形成有小孔的底壁。CIG的傳 遞區域配置有通道(例如可能是大致漏鬥形狀)結構來接收從熔化物容器小 孔出來的熔融材料。在一個CIG的常規設計中，漏鬥形狀通道的壁由幾個液 冷金屬段構成，並且這些液冷段構成通道的內部輪廓，所述內部輪廓的橫截 面面積可以總體上從該區域的入口端向開口端減小。 一個或多個導電線圈與 漏鬥形通道的壁聯接，電流源可選地連接於導電線圈。在熔融精煉材料穿過 CIG的通道流出CIG的熔化物容器時，電流流過導電線圈，其強度足以感應 加熱熔融材料並保持其在熔融形式。部分熔融材料接觸CIG的漏鬥形通道的 冷卻壁並可以固結形成硬殼，使流過CIG的剩餘熔化物無法接觸到壁。壁的 冷卻和硬殼的形成確保熔化物不被形成CIG內壁的金屬或其它組分所汙染。 如本4支術領i或已知的和在例如美國專利5,649,992中7>開的，在CIG漏鬥形 部分的區域的硬殼的厚度可以通過適當地調整冷卻劑溫度、冷卻劑流率、和/ 或導電線圈中的電流強度而被控制，以控制或完全關閉熔化物穿過CIG的流動；隨著硬殼厚度增加，經過傳遞區的流動相應減少。
儘管CIG裝置可以以不同的方式提供，每一個通常包括(l)利用重力 引導熔化物的通道；(2 )位於壁的至少一個區域用以促進在壁上的硬殼的形 成的冷卻裝置；和(3)聯接於通道的至少一部分的導電線圈，用以感應加 熱通道內的熔化材料。具有本領域普通技術的人員可以輕鬆提供適當地設計 的具有其中一個或全部上迷三個特性的CIG用於依據本發明構造的裝置中， 這裡不再進一步討論。設定這些裝置在技術文獻中已經眾所周知和已經描 述，這裡認為不必要進行更為詳細的描述。
再參考圖13，真空腔1310圍繞ESR/CIG熔化組件、電子束霧化組件 1312、和收集器(未示出)。ESR/CIG熔化源包括由預定的合金製成的自 誄毛電才及1314;和水冷銅4f鍋1316。淨皮加熱的熔渣1318用以炫4匕電才及1314 以形成熔融合金池1320。來自熔融池1320的熔融合金以熔融流束和/或連續 的熔滴1322的形式流過CIG孔口 1324,並流到霧化組件1312。霧化組件 1312產生的霧化熔融合金微粒穿過並受由場產生組件(未示出)產生的一個 或多個電磁場和/或靜電場的作用，並經過收集器上或進入收集器(未示出)， 關於它的實例在下面描述。
圖14-17描繪了可以在依據本發明構造的裝置和方法的不同非限制性實 施例中用以收集固態霧化材料的方法的幾個非限制性實例。
圖14示意性地描繪了正被收集到收集器的底部的霧化粉末，本收集器 是簡單的腔室。真空腔1410圍繞電子束霧化組件1412。由可以是例如以上 討論的不同熔化組件的中的一個的熔化組件(未示出)產生的熔融的連續的 熔滴1414流進霧化組件1412。霧化組件1412產生霧化熔融合金樣i粒1416, 微粒1416穿過由場產生組件的電磁線圏1417 (示出截面)產生的電磁場和/ 或靜電場1413,並與其相互作用，受其影響。線圈1417被放置以在霧化組 件1412下遊的區域1418中產生場。霧化熔融材料1416被收集在腔室1412 的底部，成為粉末。
圖15示意性地描繪了從使用依據本發明構造的裝置的實施例進行電子 束霧化而產生的霧化熔融合金噴射形成的固態鑄錠的生產。真空腔1510圍 繞熔化組件(未示出)和電子束霧化組件1512。熔化組件可以是例如上面描 述的不同熔化組件中的一個。由熔化組件(未示出)產生的熔融合金1514 的熔滴流進霧化組件1512。熔融合金1514的熔滴在霧化組件1512內被霧化以形成霧化熔融合金微粒1516的噴霧。霧化熔融合金微粒1516穿過由場產生組件的臺板1218產生的一個或多個電;茲場和/或靜電場(未示出)，並與其 相互作用，受到它的影響。臺板1518被穿過腔室1510的壁的線1512連接 至電源(未示出)。霧化熔融合金微粒1516在由場產生組件產生的場的影響 下被定向到轉動的收集臺板1524上，以形成固態預製件1525。旋轉的收集 臺板1524能夠大體上與霧化組件相距恆定距離並以保持沉積界面的速率向 下退回。為增大產率和提高沉積密度，收集臺板1524可以通過由穿過腔室 1519的線1526連接至電源(未示出)而被充電至高的正電勢。圖16示意性地描繪了依據本發明的裝置的實施例，其中，霧化合金粉 末被收集進罐或其它布置在該裝置的第一腔室中的合適的容器。填充的容器 被傳遞進更小的腔室，而不會破壞圍繞該裝置的某些或全部部件的真空腔中 的真空環境。在更小的腔室中，在對容器和它裡面的粉末內含物進行熱加工 之前可以焊接一蓋至容器以產生固結的固態物件。真空腔1610圍繞熔化組 件(未示出)和電子束霧化組件1612。熔化組件可以是例如上面描述的不同 熔化組件中的一個。由熔化組件(未示出)產生的熔融合金1614的連續的 熔滴流進霧化組件1612。熔融合金1614的熔滴在霧化組件1612內被霧化以 形成熔融合金微粒1616。熔融合金微粒1616流過由場產生組件的電磁線圈 1620 (示出截面)產生的一個或多個電-茲場和/或靜電場1618,並與其相互 作用，受它的影響。霧化熔融微粒1616在電子場1618的影響下^皮導入採用 容器1621的形式的收集器中。當容器1621被充分地充滿粉末狀霧化熔融材 料1616時，它被傳遞進入腔室1626,然後被真空鎖1628密封。蓋然後可被 固定到充滿的容器1621 ，容器1621可以通過第二真空鎖1630被釋放到大氣 中，用於依據已知技術進行熱機加工處理。可選地，圖16的裝置包括用 於從熔融合金微粒1616中除去熱量的熱傳遞裝置，比如上面總體上描述的。 另外，可選地，容器1621由線1622電連接於電源1624並保持為正電勢， 同時被充以負電荷的熔融微粒1616被收集進容器1621。線1622在容器1621 移動進入腔室1626之前被遙控與容器斷開。圖17示意性地描繪了依據本發明構造的裝置1700的非限制性實施例， 其中，通過成核鑄造由電子束霧化產生的霧化熔融合金在模具中產生鑄件。 真空腔1710圍繞各部件，部件包括熔化組件(未示出)；和電子束霧化組 件1712。熔化組件可以是例如上面討論的各個熔化組件中的一個。由熔化組件產生的熔融合金1714的連續熔滴進入霧化組件1712。熔融合金1714的熔 滴在霧化組件1712中被霧化以形成霧化熔融合金微粒1716的噴霧。霧化熔 融合金微粒1716經過由場產生組件的電激勵線圈1720 (示出截面)產生的 一個或多個電磁場和/或靜電場1718,並與其相互作用，受它的影響。霧化 熔融材料1716在由場產生組件產生的場1718的作用下被導入模具1724,並 且最終形成的固態鑄件1730通過向下移動模基(未示出)被從模具1724中 取出。可選地，模基可以用合適的方式旋轉或者平移。
在圖17A中示出的裝置1700的可替換的非限制性實施中，電源1732 被提供並建立電勢差以形成從電極1734發射的非平衡等離子體。熱量被等 離子體從固態鑄錠1730的表面傳導至電極1734,電極1734被循環流過熱交 換器1736和電極1734的電解液冷卻。
使用上面描述的各個特性，本領域的普通技術人員容易清楚前述的預示 性實施例能夠如所提供的那樣實現。而且，前述實施例可以被修改以組合這 裡描述的不同部件並提供依據本發明的裝置和方法的其它的實施例。
因此，本發明的特定方面包括這樣的一種裝置，它包括在與熔融合金 接觸的區域大體上無陶瓷的熔化組件、電子束霧化組件、場產生組件和收集 器。
儘管前面的描述已經必要地只提出了有限數目的實施例，相關領域的普
置和方法及其它細節進行各種變化，並且所有這些修改將不脫離在這裡和權 利要求中表述的本發明的原則和範圍。另外，本領域技術人員將明白在不偏 離總的發明構思的情況下可以對上面的實施例進行變化。因而可以明白，本 發明並不限定於特定的所公開的實施例，但它包括在本發明的原則和範圍內 的修改，範圍定義見權利要求。
權利要求
1、 一種裝置，包括適於產生熔融合金的流束和熔融合金的連續熔滴中的至少 一種的熔化 組件，其中，所述熔化組件在接觸熔融合金的區域大體上無陶f;;產生電子並將電子撞擊在從所述熔化組件產生的熔融合金上以霧化熔 融合金並產生熔融合金微粒的霧化組件；收集器；和在所述霧化組件和所述收集器之間產生靜電場和電磁場中的至少一個 的場產生組件，其中，場與熔融合金微粒相互作用並影響熔融合金微粒的加 速度、速度和方向中的至少一個特性。
2、 如權利要求l所述的裝置，其中，所述熔化組件是無陶瓷熔化裝置。
3、 如權利要求1所述的裝置，其中，所述熔化組件選自真空雙電極 重熔裝置；組合電渣重熔裝置和冷感應引導件的裝置；電子束熔化裝置；和 電子束冷床爐熔化裝置。
4、 如權利要求1所述的裝置，其中，所述熔化組件適於施加負電荷至 熔融材料。
5、 如權利要求4所述的裝置，其中，至少熔化組件的與熔融材料接觸 的部分被維持在負電勢，從而施加負電荷至熔融材料。
6、 如權利要求1所述的裝置，其中，鄰近位於霧化組件上遊的熔化組 件的出口布置的帶電構件在熔融材料中感應出負電荷。
7、 如權利要求6所述的裝置，其中，所述構件為環形或臺板形中的一種。
8、 如權利要求1所述的裝置，其中，收集器為表面、臺板、心軸、模 具、腔室和罐中的一種。
9、 如權利要求1所述的裝置，其中，場產生組件包括至少一個高壓直 流電源，並且所述至少 一個高壓直流電源的正極和負極中的 一個被電連接於 霧化組件，而收集器被電接地。
10、 如權利要求l所述的裝置，其中，場產生組件包括至少一個高壓直 流電源，並且所述至少 一個高壓直流電源的正極和負極中的 一個被電連接於 收集器，而霧化組件被電接地。
11、 如權利要求l所述的裝置，其中，場產生組件包括電連接於電源的 至少一個磁線圏，並且所述線圏被布置在霧化裝置和收集器之間並產生電磁場。
12、 如權利要求l所述的裝置，其中，所述裝置形成合金粉末件。
13、 如權利要求l所述的裝置，其中，所述裝置形成固態預製件。
14、 如權利要求13所述的裝置，其中，所述裝置通過噴射成型和成核 鑄造中的 一 種方式形成固態預製件。
15、 如權利要求l所述的裝置，其中還包括圍繞所述熔化組件、霧化組件、收集器、和場產生組件的至少一部分的 腔；和向所述腔提供真空的真空裝置。
16、 如權利要求l所述的裝置，其中，所述收集器被保持在地電勢和正 電勢中的一種，從而吸引由霧化組件產生的帶負電荷的熔融合金微粒。
17、 一種裝置，包括提供熔融合金的流束和熔融合金的連續熔滴中的至少一種的熔化裝置， 其中，熔化裝置在接觸所述熔融合金的區域大體上無陶瓷；產生電子並將電子撞擊在從所述熔化組件產生的熔融合金上以霧化熔 融合金並產生熔融合金微粒的霧化組件；和在所述霧化裝置下遊產生靜電場和電磁場中的至少一種的場產生裝置， 其中，場與相互作用並影響熔融合金微粒。
18、 如權利要求17所述的裝置，其中，熔化裝置包括真空雙電極重熔 裝置、組合電渣重熔裝置和冷感應引導件的裝置、電子束熔化裝置和電子束 冷床爐熔化裝置中的至少 一種。
19、 如權利要求17所述的裝置，其中，由場產生裝置產生的場影響熔 融合金微粒的加速度、速度和方向中的至少 一種特性。
20、 如權利要求17所述的裝置，其中還包括霧化裝置下遊的收集器， 其中場產生裝置包括至少一個高壓直流電源，所述至少一個高壓直流電源的 正極和負極中的一個被電連接於霧化組件和收集器中的一個，而霧化組件和 收集器中的另 一個被電接地。
21、 如權利要求17所述的裝置，其中，場產生組件包括電連接於電源 的至少 一個石茲線圈，並且所述磁線圏被布置在霧化裝置下遊並產生電；茲場。
22、 如權利要求17所述的裝置，其中還包括收集器，所述霧化裝置
23、 如權利要求22所述的裝置，其中，收集器為表面、臺板、心軸、 模具、腔室和罐之中的一種。
24、 如權利要求22所述的裝置，其中，所述收集器^皮保持在地電勢和 正電勢中的一種，從而吸引由霧化裝置產生的帶負電荷的熔融合金微粒。
25、 如權利要求17所述的裝置，其中
26、 如權利要求17所述的裝置，其中
27、 如權利要求17所述的裝置，其中 鑄造中的一種方式形成固態預製件。
28、 如權利要求17所述的裝置，其中 至熔化材料。
29、 如權利要求l所述的裝置，其中還包括圍繞熔化組件、霧化組件、收集器和場產生組件中的至少一部分的腔；和向所述腔提供真空的真空裝置。
30、 一種裝置，包括提供熔融合金的流束和熔融合金的連續熔滴中的至少一種的熔化裝置， 其中，熔化裝置在接觸所述熔融合金的區域大體上無陶瓷；產生電子並將電子撞擊在從所述熔化組件產生的熔融合金上以霧化熔 融合金並產生熔融合金微粒的霧化組件；接收一個或多個熔融合金微粒的收集器；至少一個電線圏或板，在所述霧化組件和所述收集器之間的區域建立起 影響熔融合金微粒的加速度、速度和方向中的至少一個特性的電磁場。
31、 如權利要求30所述的裝置，其中，熔化裝置包括真空雙電極重熔 裝置、組合電渣重熔裝置和冷感應引導件的裝置、電子束熔化裝置、和電子 束冷床爐熔化裝置中的至少 一種。
32、 如權利要求30所述的裝置，其中，所述熔化裝置施加負電荷至熔 化合金。
33、 如權利要求30所述的裝置，其中還包括圍繞熔化組件、霧化組件、至少一個電線圈或板、和收集器的至少一部所述裝置形成粉末件。 所述裝置形成固態預製件。 ，所述裝置通過噴射成型和成核,所述熔化裝置適於施加負電荷分的腔；和向所述腔提供真空的真空裝置。
34、 一種形成粉末預製件和固態預製件的方法，所述方法包括 在熔化組件中產生熔融合金流束和熔融合金的連續熔滴中的一種，其中通過將電子撞擊在從所迷熔化組件產生的熔融合金上以霧化合金並產 生熔融合金微粒而生成熔融合金微粒；產生靜電場和電磁場中的至少一種，其中熔融合金的微粒與所述場相互 作用並受其影響；和收集熔融合金微粒使其成為粉末和固態預製件中的 一種。
35、 如權利要求34所述的方法，其中，產生熔融合金流束和熔融合金 的連續熔滴中的至少一種的步驟包括使用真空雙電極重熔裝置、組合電渣重 熔裝置和冷感應引導件的裝置、電子束熔化裝置、和電子束冷床爐熔化裝置 中的至少一種裝置來熔化材料。
36、 如權利要求34所述的方法，其中，在將電子撞擊在所述熔融合金 上之前，在熔融合金中感生負電荷。
37、 如權利要求34所述的方法，其中，所述熔融合金微粒與所述場相 互作用並受其影響，使得熔融合金微粒的加速度、速度和方法中的至少一種 特性被以預定方式影響。
38、 如權利要求34所述的方法，其中，所述場由包括至少一個高壓直 流電源的裝置產生，並且所述至少一個高壓直流電源的正極和負極的一個被 電連接於所述霧化組件和收集器中的一個，而所述霧化組件和收集器中的另 外一個被電接地。
39、 如權利要求34所述的方法，其中，所述場由產生電i茲場的至少一 個磁線圈產生，並且所述熔融合金微粒穿過所述至少一個磁線圈。
40、 如權利要求34所述的方法，其中，收集所述熔融合金微粒的步驟 包括收集所述微粒到表面、臺板、心軸、模具、腔和罐中的一個上或其中。
41、 如權利要求34所述的方法，其中，收集所述熔融合金微粒的步驟 包括保持收集器在地電勢和正電勢中的一個，從而吸引通過將電子撞擊在 所述熔融合金上而形成的帶負電荷的熔融合金微粒。
42、 如權利要求34所述的方法，其中，所述方法形成粉末件和固態件中的一種。
43、 如權利要求34所述的方法，其中，所述方法包括噴射成型和成核 鑄造中的 一種並產生固態預製件作為產品。
44、 一種裝置，包括適於產生熔融合金的流束和熔融合金的連續的熔滴中的至少 一種的炫 化組件，其中，熔化組件被用於在熔融合金中感應出負電荷；和產生電子並將電子撞擊在從所述熔化組件產生的熔融合金上以霧化熔 融合金並產生熔融合金微粒的霧化組件。
45、 如權利要求44所述的裝置，其中，所述熔化組件在熔融合金接觸 的熔化組件區域大體上無陶瓷。
46、 一種霧化合金的方法，所述方法包括在熔化組件中產生熔融合金的流束和熔融合金的連續熔滴中的至少一 種，其中，熔化組件在熔融合金中感應出負電荷；和通過將電子撞擊在從熔化組件產生熔融合金上以霧化熔融合金並產生 熔融合金微粒從而生成炫融合金微粒。
47、 如權利要求46所述的方法，其中，在將電子撞擊在熔融合金上之 前，在熔融合金中感應出負電荷。
全文摘要
一種用於形成合金粉末或預製件的裝置的非限制性實施例，包括熔化組件、霧化組件、場產生組件和收集器。熔化組件形成熔融合金流束和熔融合金的連續熔滴中的至少一種，並可以在與熔融合金接觸的區域大體沒有陶瓷。霧化組件產生電子並將電子撞擊在來自熔化組件中的熔融合金上，從而產生熔融合金微粒。場產生組件在霧化組件和收集器之間產生靜電場和電磁場中的至少一個場。熔融合金微粒與至少一個場相互作用，這影響熔融合金微粒的加速度、速度和方向中的至少一個特性。另外，還公開了相關的方法。
文檔編號B01J2/02GK101312799SQ200680043734
公開日2008年11月26日 申請日期2006年4月24日 優先權日2005年9月22日
發明者理察·L·甘迺迪, 羅賓·M·福布斯瓊斯 申請人:Ati資產公司