射频等离子体制备球形钨粉的研究

通过射频等离子体球化处理工艺,以不规则形状钨粉为原料,制备了球形钨粉,并研究了加料速率和粉末粒度对粉末球化率的影响。采用扫描电子显微镜、X射线衍射和激光粒度分析仪对球化处理前后粉末的形貌、物相和粒度分布进行了测试和分析。结果表明：粒度在5.5~26.5 μm范围的不规则形状钨粉,经等离子球化处理后得到表面光滑、分散性好、球化率可达100%的球形钨粉。球化处理后,粉末的粒度略微增大。随加料速率的增加,钨粉的球化率降低。随着钨粉球化率的提高,粉末的松装密度和流动性得到显著改善。松装密度由6.80 g/cm3 提高到11.5 g/cm3,粉末流动性由14.12 s/50 g提高为6.95 s/50 g     

粉末形貌对选区激光熔化316L不锈钢力学性能的影响

以气雾化316L不锈钢粉为原料,结合等离子球化和选区激光熔化技术制备了不锈钢块体,并用XRD、SEM、激光粒度仪、振实密度仪和万能力学试验机等对等离子球化粉体和选区激光不锈钢块的组织结构和性能进行了表征。结果表明:316L不锈钢粉经等离子球化处理后,不规则扁平状颗粒数量减少,球形颗粒数量增加,振实密度与松装密度的比值(HR值)从1.28减少到1.08,流动性得到明显改善。等离子球化颗粒经SLM成形后的块体物相组成与前驱粉体一致,均为典型的奥氏体不锈钢组织(γ-Fe+α-Fe)。与气雾化块体相比,等离子球化块体力学性能和致密性均有一定程度提高,这主要归因于经等离子球化处理后的前驱粉体致密度提高,球形度增加且流动性良好。     

Spheroidization of Nd-Fe-B Powders by RF Induction Plasma Processing

以不规则形的钕铁硼粉为原料,使用射频等离子体球化处理工艺,制备球形钕铁硼粉.研究了原料的加料速率和粉末粒度对粉末球化率的影响.通过扫描电子显微镜观察对比了等离子球化处理前后粉末及截面形貌,采用X射线衍射方法测试分析了球化过程中氧化物的生成.检测了球化前后粉末的松装密度及其粒度分布.结果表明:不规则形状的钕铁硼粉经等离子球化处理后其球化率可达到100％,松装密度由2.778 g/cm3提高到3.785 g/cm3,粉末流动性由43.3 s/50 g提高到27.5 s/50 g.该粉末适用于凝胶注膜成型及注射成型.     

感应等离子工艺参数对制备纳米球形钨粉的影响

利用感应等离子设备,实现了钨粉的球化、细化和致密化,制备出球形纳米钨粉,同时研究了感应等离子工艺参数对处理后钨粉形貌和粒度的影响.结果表明,等离子体处理后产品形状由不规则变为球形,颗粒平均粒径大大降低,振实密度明显提高.得出制备纳米球形钨粉的最佳工艺参数为等离子功率65 kW,等离子体中部送粉,等离子气氛中边气成分为Ar (2.8 m3/h)+ H2(0.8 m3/h).     

射频等离子体法制备球形化TC4(Ti6Al4V)合金粉末（英文）

采用射频等离子体法制备了高度球形化的TC4(Ti6Al4V)合金粉末。主要探究仪器送粉喷嘴高度、产生等离子体的功率、反应室的压力、原料粉体的粒度分布、送粉速率以及载气的气流速率等对于粉体球化率的影响。通过SEM图像观察粉体的形貌变化并计算粉体的球化率,利用XRD图谱测定球化前后粉体相结构。结果表明,通过观察球化粉末横截面可知粉末为实心球体且表面光滑,球化后粉末流动性明显提高,松装密度增大,粒度分布变窄,适合3D打印等应用技术对于合金粉体的要求。实验中,调节送粉喷嘴高度为12.5 cm,反应室压力为101.36 kPa,送粉速率为1.742 g/min,产生等离子气的功率为27.2 kW且控制原料粉体的粒度分布在38～63μm时,可使得球化率达到99%,明显高于其他球化粉末制备方法。     

直流电弧热等离子体球化处理TA1粉末工艺研究

采用直流电弧热等离子体对不规则TA1粉末进行球化处理。利用金相显微镜、扫描电子显微镜、粒度粒形分析仪、霍尔流速计、斯科特容量计及氧氮分析仪等分析测试手段,研究球化工艺对粉末组织形貌、粒度分布、球形度、流动性、松装密度及氧含量的影响。结果表明,球化处理可将不规则形状TA1粉末球化为表面附着亚微米颗粒的实心球形;球形粉末内部组织由等轴状α相转变为长条状α相。球化处理使TA1粉末平均粒径和氧含量降低,球形度升高。原料粉末粒度越小、等离子体发生器功率越高,球化后粉末平均粒径越小,球形度越高;但会导致球化后粉末中亚微米颗粒含量增加、粉末流动性变差、松装密度降低;去除亚微米颗粒可以提高粉末流动性,并进一步降低氧含量。     

感应等离子体制备高纯致密球形钼粉研究

利用感应等离子体技术制备出高纯致密球形钼粉,实现了钼粉的球化、致密化、细化和纯化,同时研究了感应等离子体功率和原料粉粒度对球化率的影响。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和激光粒度分析仪对球化处理前后粉末的形貌、物相和粒度分布进行测试和分析。结果表明,形状不规则的原料钼粉,经等离子体球化处理后得到球形度好、表面光滑、分散性良好、球化率几乎可达100%的球形钼粉。球化处理后,钼粉粒度变细,且粒度分布更集中。相同工艺条件下,随着等离子体功率的增加,钼粉的球化率先增大后降低,当等离子体功率为25 kW时钼粉球化效果最好,粒度较小的钼粉球化率较高。随着钼粉球化率的提高,粉末的流动性得到显著改善,松装密度也得到提高。钼粉末的流动性由40 s/50 g提高为11 s/50 g,松装密度由2.3 g/cm~3提高到6.1 g/cm~3。     

选区激光熔化成形用钽粉的射频等离子体球化

以不规则状钠还原钽粉为原料,采用射频等离子体球化技术制备高纯致密球形钽粉,实现了还原钽粉的球化、致密化和纯化。研究了送粉速率、载气流量、反应室压力等工艺参数对钽粉球化率及粉体特性的影响,并探索了球化钽粉的选区激光熔化成形适用性。结果表明:不规则状钠还原钽粉,经射频等离子体球化处理后可得到表面光滑、内部致密、高纯低氧、球化率可达100%的球形钽粉。球化处理后,钽粉粒度分布变窄。钽粉的球化率随送粉速率的增大而降低,随载气流量的增加先升高后降低。弱负压更有利于获得较高球化率的钽粉。随着球化率的提高,钽粉的流动性能显著改善,松装密度与振实密度明显提高。当送粉速率为30 g/min,载气流量为5.0 L/min,反应室压力为82.7 kPa时,球形钽粉霍尔流速提高到5.98 s/50g,与不规则形钠还原钽粉相比,松装密度由3.503 g/cm~3提高到9.463 g/cm~3,振实密度由5.344g/cm~3提高到10.433g/cm~3,且氧含量由0.076%降低至0.0481%。另外,射频等离子体球化钽粉具有良好的选区激光熔化成形适用性,其试样致密度ρ≥99.5%,抗拉强度σ_b=693 MPa,屈服强度σ_(0.2)=616 MPa,延伸率δ=28.5%。     

感应等离子体工艺对制备致密球形钼粉的影响

研究了原料钼粉携带气体流量和钼粉加料速率对感应等离子球化钼粉形貌和粒度的影响。球化前后钼粉的微观形貌用扫描电镜(SEM)观测,粉体物相用X射线衍射仪(XRD)分析,等离子体处理前后钼粉的松装密度和振实密度分别用斯科特容量计和振实密度仪检测。结果表明,等离子体处理后产品仍为纯金属钼粉,形状由不规则变为球形,颗粒平均粒径由原料的40～70 μm减小至35~60 μm,振实密度由2.5 g/cm³提高到5.8 g/cm³。制备球形钼粉最佳工艺参数为：加料速率45 g/min,携带气体流量0.6 m³/h。感应等离子体是制备高纯致密球形钼粉的有效技术。     

射频等离子体方法制备球形化TC4 (Ti6Al4V)合金粉末

本文通过射频等离子方法制备了高度球形化的TC4(Ti6Al4V)合金粉末。主要探究仪器送粉喷嘴高度、产生等离子体的功率、反应室的压力、原料粉体的粒径分布、送粉速率以及载气的气流速率等对于粉体球化率的影响,通过调节上述因素形成对比实验并得到不同实验条件下的球化粉体。通过SEM图像可观察粉体的形貌变化并计算比较粉体的球化率,通过XRD图可知球化前后粉体相结构不发生变化,观察球化粉末横截面可知粉末为实心球体且表面光滑,同时可发现球化后粉末流动性明显提高,松装密度大,粒径分布窄,适合3D打印等应用技术对于合金粉体的要求。实验中,调节送粉喷嘴高度为12.5cm,反应室压力为14.7psia,送粉速率为1.742g／min,产生等离子气的功率为27.2kW且控制原料粉体的平均粒径在38～63微米时可使得球化率达到99%,明显高于其他球化粉末制备方法。     

射频等离子体球化钨粉的选区激光熔化成形研究

以不规则的钨粉为原材料,采用射频等离子体球化技术制备了球形钨粉,重点研究了选区激光熔化制造纯钨零件,系统研究了工艺参数(激光功率、扫描速度)对制备的纯钨样品致密化、显微组织、显微硬度和压缩性能的影响,从而反馈指导钨粉球化工艺参数的优化。结果表明：球化后钨粉形状规则且球化率高于98%,钨粉的振实密度和松装密度增大,流动性增强。同时球化后的钨粉具有良好的选区激光熔化适用性,打印样品件的致密度在84%-95.6%之间。研究发现,随 激光功率的增大,打印件的致密度、显微硬度和抗压强度呈先上升后下降的趋势,裂纹和孔洞减少。随着扫描速度的增大,打印件的致密度和硬度降低,裂纹增多。因此探究合适的打印参数对钨粉的选区激光熔化成形有着重要意义。     

Properties evolution of additive manufacture used tungsten powders prepared by radio frequency induction plasma

In this study, radio frequency induction plasma was adopted to improve tungsten powder properties to meet the requirements of additive manufacturing process. After plasma spheroidization process operated, tungsten particles changed from irregular shape to uniform spherical shape. The average size and oxygen content of raw tungsten powders were both decreased, meanwhile, the laser absorption coefficient was increased by plasma spheroidization process. Furthermore, a series of tests were carried out for raw and spherical tungsten powders to investigate the influence of plasma spheroidization process on powder flowability evolution. The results displayed that, plasma spheroidized powders had a better comprehensive flowability, such as basic flow property, aerated flow property, compressibility, permeability and shear property, comparing to raw tungsten powders. In conclusion, plasma spheroidized tungsten powders met demands of additive manufacturing process very well.     

W-Ni-Fe三元合金等离子球化过程的SPH仿真研究

针对表面张力影响下的W-Ni-Fe三元合金,通过光滑粒子流体动力学(SPH)建立了仿真多元金属液滴碰撞融合过程的数值模型,获得了流体在等离子球化过程中的流场和温度分布。结果表明,W的占比越高、粒径越小、环境温度越高、Marangoni力越大,则球化度越好。根据SPH模拟结果选择了平均粒径1.5μm的W粉、平均粒径4.1μm的Ni粉和平均粒径2.4μm的Fe粉为原料,按照质量比W∶Ni∶Fe=90∶7∶3进行喷雾造粒,在等离子焰流温度为8000℃条件下球化,球化后的三元合金粉末球形度好,内部致密。球化后颗粒流动性为11.62 s/50 g,松装密度10.66 g/cm3,有利于使用铺粉方法进行3D打印。证实了SPH仿真结果可靠,该模拟结果可用于指导难熔金属W的等离子球化制备工艺。     

等离子体球化处理和放电等离子烧结制备钡钨阴极多孔钨基体

采用等离子体球化处理和放电等离子烧结(SPS)相结合的方法制备了钡钨阴极多孔钨基体。研究了等离子体球化处理工艺参数对钨粉的球化率和性能的影响规律,以及SPS制备的多孔钨基体的微观组织和相应钡钨阴极的发射性能。结果表明:当喂粉速率和载气流量分别为2.4 g/min和4.0 L/min时,可得到球化率大于98%,且表面光滑、球形度高的球形钨粉;经球化处理后,钨粉的松装密度和流动性显著提高。与原料钨粉相比,采用球形钨粉制备得到的多孔钨基体的孔隙结构和分布均得到显著改善,且开孔率由18.3%提高至19.7%;相应的钡钨阴极在1050℃下的饱和脉冲发射电流密度由8.7 A/cm~2提高至11.2 A/cm~2。     

感应等离子体球化热喷涂粉体材料研究进展

介绍了传统非等离子体法制备球形粉体方法--雾化法和喷雾造粒法,分析了其在热喷涂球形粉体制备过程中存在的优势和局限性。综述了等离子球化技术在热喷涂粉体材料领域中的应用现状,并深入讨论了感应等离子体球化过程中不同的工艺条件对粉体球化率和形貌的影响:原料粉体状态决定了球化后粉体的平均粒径,降低粉体原始粒径可以提高熔融程度,粒径分布较窄的原始粉体有利于得到高球形度粉体;适当增大输入功率和工作气体流量,可降低细小颗粒的粘附现象;工作气体的种类会影响等离子焰炬的热焓值;送粉速率需要结合粉体性质择优选取。这些关键影响因素对热喷涂粉体性能的调控机制,以及深入认识等离子体作用条件下的热喷涂粉体球化机理,提供了有力的理论支撑。总结和展望了感应等离子球化技术在热喷涂陶瓷粉体材料制备中存在的问题和发展方向,感应等离子体球化技术作为制备高纯度、无污染热喷涂球形粉体材料的一种新技术,具有广阔的应用前景。     

气体流量对射频等离子体球化GH4169合金粉末的影响

采用射频等离子体球化技术对多次激光3D打印废弃的不规则GH4169合金粉末进行二次改造，研究载气、氢气流量对球化粉末效果的影响机理.利用扫描电镜、霍尔流动仪、振实密度测试仪及激光粒度分析仪对球化前后粉末的形貌、流动性、松装比及粒度分布进行分析.结果表明，载气流量越大，粉末在等离子体火焰中停留时间越短、运动絮乱，球化率越低；氢气流量越大，单位时间内等离子体与粉末热交换越大，球化生产效率越高.经球化处理的GH4169合金粉末的流动性、松装比得到了显著的改善，粉末颗粒平均粒径增加，粒径分布变窄.     

喷雾干燥法制备球形钨粉及还原过程的研究

以偏钨酸铵(AMT)为原料,采用喷雾干燥法结合氢气还原方法成功制备出球形钨粉。随后利用SEM、TEM、激光粒度分析仪和XRD等分析方法对粉末微观形貌、颗粒平均粒度、粒度分布和还原过程中的相变情况进行研究。结果表明,前驱粉末为球形,煅烧后,颗粒形貌未发生明显变化,仍保持球形;TEM结果显示粉末是球形中空结构。同时探讨了溶液浓度、鼓风速度、给料速度对粉末粒度的影响。激光粒度分析结果表明,溶液浓度对粉末的平均粒度影响最大,溶液浓度越大,颗粒的平均粒度就越大。粒度分布越集中,而给料速度对颗粒的平均粒度影响不明显。XRD结果显示,氢气气氛下,550℃保温2h,α-W相出现;还原温度升高到750℃,保温2h,WO3被完全还原为α-W。     

钽粉等离子体球化及其球化过程中卫星粉的形成机制

微米级钽粉(Ta)在生物医疗增材制造和其它制造领域具有广阔的应用前景。采用射频热等离子体对不规则钽粉进行球化处理以改善其流动性,对等离子体球化处理前后的钽粉进行了表征,并分析了球化过程中卫星粉的形成过程与机制。结果表明,经等离子体球化后的钽粉具有较为理想的球形度和光滑的表面,其霍尔流动性和表观密度分别从13.6 s·(50 g)^-1提高到6.73 s·(50 g)^-1和6.83 g·cm^-3提升至9.06 g·cm^-3,钽粉的球化率和球形度分别可约达95.2%和0.92;球化过程中卫星粉的形成主要是因液滴的碰撞所致,且随着送粉速度的增加,液滴碰撞概率增大,液滴的凝并使球形颗粒的粒径增大。