EIGA雾化法制备激光3D打印用TC4合金粉末工艺研究

采用电极感应熔炼气雾化法(EIGA)制备激光3D打印用TC4合金粉末(15～45μm)。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)、激光粒度分析仪(LPS)、粉体特性综合测试仪等设备,对粉末的形貌、物相组成、粒度分布、松装密度及流动性进行表征,同时研究了雾化气体压力和熔体温度对激光3D打印TC4合金粉末收得率影响。结果表明:采用EIGA制备得到TC4合金粉末形貌为近规则球形,粉末表面存在少量"卫星球",粉末由α′-Ti相组成。TC4合金粉末收得率随着雾化气体压力和熔体温度的升高先增加后减小。最佳雾化工艺参数为:雾化气体压力5 MPa,熔体温度1 800℃,此条件下平均粒径D_(50)为81.2μm,15～45μmTC4钛合金粉末收得率为22.3%,流动性为42.5 s,松装密度为2.83 g/cm~3,氧含量1 260×10~(-6),符合激光3D打印用TC4钛合金粉末特征要求。     

喷嘴进气方式对3D打印用GTD222高温合金粉末性能的影响

利用真空熔炼紧耦合气雾化制粉技术制备了3D打印用GTD222高温合金粉末,研究了喷嘴进气方式对粉末化学成分、粒度分布、球形度、流动性、松装密度及表面形貌等特性的影响。结果表明,采用外直内切喷嘴结构,加强了喷嘴出口处的抽吸效应,有利于提升气雾化过程的稳定性;采用切向进气方式增强了气体剪切作用效果,有利于提升细粉（15～53 μm）收得率。在过热度200 ℃、雾化压力3 MPa的工艺参数下,制备的粉末氧含量（质量分数）低于0.02%,中位径57.98 μm,球形度0.77,流动性26.15 g/(50 s),松装密度4.63 g/cm3,满足金属3D打印技术对粉末材料性能的要求。     

激光3D打印TC4球形合金粉末的制备

采用真空旋转电极气雾化法(EIGA)制备激光3D打印用TC4钛合金球形粉末,利用SEM、XRD、EDS、激光粒度分析仪、霍尔流速计等分析方法对制得球形粉末的形成机制、表面微观组织、成分、相组成、粒度分布、流动性和松装密度等进行了研究,结果表明:在工艺参数为感应功率60k W,雾化气压6.0MPa条件下,EIGA法成功制备了激光3D打印用TC4钛合金球状粉末,粉末球形度达到98%以上,含氧量(质量分数)为0.09%;合金粉末中Ti、Al、V等元素分布均匀,粉末颗粒表面物相为密排六方α'-Ti单相固溶体;制得的TC4粉末表面平整、光洁,粒度分布均匀,主要粒径在1~180μm之间,粉末流动性为24.1 s/50g,松装密度为2.699 g/cm3,松装密度比为60.93%,符合激光3D打印用TC4钛合金粉末特征要求.     

紧耦合气雾化技术制备选区激光熔化用18Ni300合金粉末的研究

基于紧耦合气雾化技术制备符合选区激光熔化用18Ni300合金粉末, 重点研究了雾化压力对粉末粒度(中值粒径, D₅₀)、粒度分布、球形度、氧含量、流动性和松装密度等特性的影响。结果表明: 雾化压力对上述粉末特性影响显著, 当雾化压力在3.5 MPa到4.5 MPa范围时, 随着压力的提高, 粉末粒度降低、表面形貌改善、流动性变好、松装密度增加。当雾化压力为4.5 MPa时, 所制备的粉末综合特性最优, 粉末粒度(D₅₀)为34 μm, 球形度为0.77, 氧含量为0.02%(质量分数), 流动性为17.4[s·(50g)-1], 松装密度为4.32g·cm-3, 15~53 μm粒径范围粉末收得率为38.1%, 满足选区激光熔化技术对金属粉末性能的要求。     

水雾化Cu-0.3La预合金粉制备工艺研究

研究了水雾化工艺参数对Cu-0.3La预合金粉末的粒度分布、松装密度、流动性等物理性能的影响.结果表明:保持其它雾化参数不变,适当的提高高压水压力和熔融合金温度,均能使粉末细粉量增加、松装密度降低、流动性变差;而漏嘴直径的增大使得粉末变粗、松装密度增大、流动性有所提高;最佳雾化参数为熔融合金温度1200℃,水压20MP...     

粉末形状与松装密度对不锈钢烧结多孔材料制备工艺及其性能的影响

通过选用气雾化及水雾化两种工艺方法制备的不锈钢粉末来制取粉末烧结多孔材料。探讨了粉末形状及松装密度对不锈钢粉末烧结多孔材料制造工艺中的成形压力和烧结温度等工艺参数的影响;研究了原料粉末松装密度对不锈钢粉末烧结多孔材料的透气性、拉伸强度的影响。结果表明:成形压力、烧结温度和制品的透气性受粉末松装密度影响显著。粒度范围为0.18～0.90mm时,气雾化粉末的成形压力比水雾化粉末要高近1倍;当粉末的粒度相同时,采用松装密度大的球形粉末所需的烧结温度比松装密度小的不规则粉末的高60～70℃;粒度为0.45～0.60mm时,选用松装密度为4.13 g/cm3粉末所制备的多孔制品的透气性为3.16×10-10m2,而选用松装密度为2.67 g/cm3的粉末所制备的多孔制品的透气性仅为8.8×10-11m2。不锈钢多孔材料的强度受原料粉末的松装密度影响显著;粒度相同,制备工艺相同时,采用较低松装密度的粉末的制品,能够得到较高的强度。     

无坩埚熔炼气雾化技术制备高纯球形锆粉

以锆棒为原料,采用自主设计的无坩埚熔炼气雾化设备成功制备出高纯球形锆粉。优化气雾化工艺参数,并探究进料速度与雾化压力对雾化过程的影响机制。通过氧氮氢化学成分分析仪分析粉末的氧氮氢含量,激光粒度分析仪和标准筛测定粉末粒径分布,扫描电子显微镜(SEM)观察粉末的球形度及表面形貌,霍尔流速计测定粉末的流动性和松装密度。试验结果表明,在本试验采用的工艺参数范围内,细粉(粒径45μm)收得率与雾化压力和进料速度呈正比。控制进料速度为45 mm·min~(-1),雾化压力为5.0 MPa时,雾化过程稳定,且细粉的产出率可达40.50%。采用该技术制备的高纯球形锆粉,氧氮含量均可控制在较低的范围内,制备的粉末氧含量为870 ppm,氮含量仅为10 ppm。且制备的粉末粒径可控,表面光洁,形状为球形或近球形,卫星粉较少,具有良好的流动性和松装密度,可用于注射成型、粉末冶金、金属增材制造及核工业等领域。     

Inconel 625 合金粉末的雾化制备方法对比

分别采用旋转电极、等离子雾化、无坩埚雾化、真空气雾化、水雾化制备出了Inconel 625粉末。对粉末的球形度、流动性、松装密度、氧含量等性能进行了对比。结果表明,旋转电极方法制备的Inconel625粉末球形度最好,均匀性最佳,但是较难制备出细粒径粉末。无坩埚雾化制备出的粉末性能综合性能相对较好,能够制备出球形度较好的较西粒径粉末。水雾化法制备出的粉末氧含量及球形度等性能最差。     

雾化压力对电极感应熔炼气雾化TC4粉末形貌与性能的影响

采用电极感应熔炼气雾化工艺,在3.5~7.0 MPa压力下制备高品质球形TC4合金粉末,利用激光粒度仪、扫描电镜、霍尔流速计、真实密度仪等,研究雾化压力对粒度53μm的细粉收得率、平均粒径、微观形貌、空心粉以及松装密度和流动性的影响。结果表明:在3.5~6.0 MPa压力范围内,随雾化压力增大,粉末的平均粒径逐渐减小,细粉收得率增加。当雾化压力为3.5 MPa时,粉末球形度较好,卫星球较少,平均粒径为69.4μm,细粉收率为23.0%,相对密度为99.1%,松装密度为2.40 g/cm~3,流动性为22.4 s/50 g。当雾化压力提高到6.0 MPa时,TC4合金粉末的平均粒径为48.6μm,细粉收得率为40.8%。进一步增大雾化压力时,粉末的平均粒径反而变大,细粉收得率降低,卫星球颗粒逐渐增多,球形度变差。粉末松装密度和流动性都随雾化压力增大而降低。     

铁锰无磁合金粉的水雾化法生产工艺研究

采用水雾化法制备铁锰无磁合金粉末, 分析了合金粉末含锰质量分数和雾化工艺对铁锰合金粉末性能的影响规律。结果表明: 水雾化法生产铁锰无磁合金粉的方案可行, 但锰质量分数不宜低于24%;在实验工况条件下, 雾化压力对松装密度的影响可以忽略不计, 雾化压力提高使产品流动性变差, 以15 MPa雾化压力进行生产时, 产品工艺性能(松装密度、流动性) 最好; 雾化压力的提高有助于提高产品烧结密度, 在满足产品流动性要求的前提下, 可以考虑通过提高雾化压力来提高产品烧结密度。     

直热式温压的压坯致密化

研究了水雾化铁粉,316L不锈钢粉及五种在不锈钢粉中分别加入10%WC、10%TiC、10%NbC、10%Al2O3、10%Si3N4的复合粉的直热式温压规律;探讨了相同电流对不同粉末材料压坯的密度和电阻的影响及在不同粉末中产生的热效应,并对其进行了初步理论分析。结果表明:与冷(室温)压相比,采用直热式温压技术可使铁粉、316L不锈钢粉及其五种复合粉压坯的相对密度提高大于0.76%,电阻降低大于21.3%,且颗粒间产生焊接,促进了压坯致密化;而加入10%陶瓷粉末的不锈钢复合材料则受电流影响不大。     

两相质量比对粉末冶金双相不锈钢显微组织与力学性能的影响

将316L奥氏体不锈钢粉末与430铁素体不锈钢粉末分别按照80:20、65:35、50:50质量比混合, 采用冷等静压成型方法制备了双相不锈钢, 研究了奥氏体和铁素体起始粉末质量比对双相不锈钢组织结构和力学性能的影响。结果表明: 当奥氏体和铁素体起始粉末质量比为65:35, 烧结温度1350℃, 保温时间60min时, 双相不锈钢综合力学性能较好, 其中, 抗拉强度为847MPa, 屈服强度为281MPa, 硬度为HV207, 断后伸长率为37.5%。     

316L不锈钢粉末微注射成形的烧结过程有限元模拟研究

金属粉末微注射成形技术(Micro MIM)在大规模生产微型产品领域有其特有的优势。将316L不锈钢细颗粒粉末进行混料、脱粘和烧结后制备了微型工件,对烧结过程进行数学建模得出注射料的本构方程,并对剪切黏稠度、体黏稠度、烧结应力等参数进行标定,实现了对316L不锈钢粉末烧结过程中的收缩率、相对密度等的有限元模拟,模拟结果与实验数据吻合良好。     

316L不锈钢粉末高速压制行为

采用自行设计制造的18m高落锤式高速压机,研究316L不锈钢粉末的高速压制行为.实验结果表明,冲击速度增大可有效提高生坯密度,对室温粉末进行高速压制,当冲击速度从10 m/s提高到18m/s时,生坯密度从7.18 g/cm3提高到7.61 g/cm3.而在同样冲击速度下,对160℃温粉末进行高速压制时,生坯密度从7.33 g/cm3提高到7.76 g/cm3.同时生坯强度随冲击速度的提高而升高,冲击速度从10 m/s提高到18m/s时,160℃压制的生坯强度从72.5 MPa提高到94.1 MPa,室温压制生坯强度从62.1MPa提高到89.3MPa.通过对生坯SEM照片的分析,得知高速压制过程中粉末会发生严重的塑性变形和碎裂现象,孔隙的形状也会发生改变.该文还对高速压制致密化机理进行了探讨,指出在较高的速度压制时,颗粒间的摩擦和绝热剪切作用使粉末颗粒界面的温度升高,有利于粉末颗粒的塑性变形和焊合,从而有效提高了生坯的密度.     

Effect of Additive Cu-10Sn on Sintering Behavior and Wear Resistance of 316L Stainless Steel

 Austenitic 316L stainless steel has good corrosion resistance; however, the relative softness often limits its application. Severe adhesive wear often occurs between the 316L stainless steel and the metal counterpart. Cu-10Sn alloy is often used to improve the wear resistance of powder metallurgy 316L stainless steel. The influence of Cu-10Sn on sintering behavior and wear resistance of powder metallurgy 316L stainless steel was investigated. The parameters investigated included sintering temperature and volume percent of Cu-10Sn. A maximum relative density of 97% was achieved with 25% (in volume percent) Cu-10Sn content at a sintering temperature of 1300 ℃ for 60 min. The irregular and sharp angles of 316L stainless steel particles become round, and the pores are removed completely as a result of large amount of liquid phase formed during sintering. The minimum friction mass loss was achieved with 25% Cu-10Sn content.     

不锈钢粉的3D凝胶打印成形技术研究

通过一种新型3D打印方法——3D凝胶打印,打印出不锈钢零件,并且对金属料浆的流变性能进行了分析研究。结果表明:固含量为61.5%(体积分数)的金属料浆具有较好的流变特性,适合3D凝胶打印技术;打印出的坯体表面质量较好,没有明显的分层现象;打印的不锈钢坯体在1 350℃保温1 h烧结后,相对密度可达95.7%。     

Microstructure and mechanical properties of microwave sintered austenitic stainless steel

The objective of this work is focused on understanding the effect of microwave heating on sintering of 316L powders. The stainless steel samples were prepared from prealloyed powders of 316L. The powder samples were compacted at a pressure of 560 MPa and sintered at 1300°C in a microwave furnace of 2.4 GHz and 2KW capacity in nitrogen atmosphere. The sintering time was varied from 10 to 20 minutes in order to study the effect of sintering time on sintering behavior and mechanical properties of the sintered samples. The sintered samples were subjected to optical metallography, hardness testing, tensile testing and fractogrphy. The average density of sintered stainless steels was 92% of the theoretical density, approximately 18% increment from green density for 20 min. sintering time. Microstructural analysis showed the regularly distributed porosity with very small grains. The hardness value was in the range of 365VHN to 396VHN and tensile strength, in the range of 255MPa to 580 MPa. Fractographs for these steels revealed mixed mode of fracture.     

紧耦合气雾化参数对3D打印用金属粉末性能的影响

利用自主设计研发的紧耦合雾化制粉装置,采用真空感应熔炼气雾化工艺制备3D打印用Inconel 625合金粉末,通过调整雾化参数研究导液管内径对粉末粒度分布、表面形貌、氧含量（质量分数）及流动性能等特性的影响。结果表明:使用紧耦合雾化制粉装置制备出的粉末粒度范围较广,收得率较高,其中尺寸小于53 μm的粉末收得率可达50%以上,粉末球形度较好,且卫星球少。随导液管内径的增加,粉末收得率降低,粉末中的氧含量（质量分数）也呈明显下降趋势。所制得的粉末能够满足不同金属3D打印设备对粉末材料性能的要求。     

TMCP工艺轧制桥梁用不锈钢复合板的组织与性能

为了获得桥梁用不锈钢复合板良好的综合性能,采用控轧控冷(thermal mechanical control process,简称TMCP)工艺轧制了桥梁用不锈钢复合板316L+Q370qD,利用金相、扫描、拉伸、冲击、弯曲、剪切和晶间腐蚀等手段研究了该复合板的组织与性能。结果表明,316L+Q370qD桥梁用不锈钢复合板的界面实现了完全冶金结合,未发现孔洞、裂纹等缺陷以及大颗粒的析出物及氧化物夹杂等;复合板的屈服强度为421~446MPa,伸长率为24.0%~28.0%,-20℃纵向冲击吸收能量平均值为200J,180°内、外弯曲合格,平均剪切强度为412 MPa,复合板的各项力学性能均满足GB/T 8165—2008《不锈钢复合钢板和钢带》标准要求。按照GB/T 4334—2008方法 E进行晶间腐蚀试验,复层不锈钢316L未出现晶间腐蚀现象,具有良好的耐晶间腐蚀性能。