射频等离子体球化处理氢化钕铁硼粉末

利用氩气射频等离子体球化处理形状不规则的氢化钕铁硼粉末。采用扫描电子显微镜、能谱仪、X线衍射仪、激光粒度分析仪对射频等离子体处理前后粉末颗粒的形貌、元素分布、物相、粒度分布进行测试和分析。结果表明:不规则形状的氢化钕铁硼粉末的脱氢分解和球化过程可在等离子体中一步完成,得到球形度高、分散性好、球化率接近100%的球形粉末。球形粉末较氢化钕铁硼原料粉末,粒度分布明显变窄,平均粒度稍有减小。球形粉末的相组成主要为Nd_2Fe_(17)(B)和α-Fe。元素分布测试表明,经射频等离子体处理获得的球形粉末有轻微的元素偏析。随载气流量增加,粉末的球化率降低。结合FLUENT数值模拟分析得出载气流量的变化对等离子体炬的温度场有很大影响。     

射频等离子体制备增材制造用球形钛钽合金粉末

采用射频等离子体球化技术对氢化破碎不规则形貌的钛钽合金粉末进行球化处理,研究了送粉速率、载气流量和鞘气中氦气流量等工艺参数对钛钽合金粉末球化率、粉体性能和显微结构的影响,并开展了球化后钛钽合金粉末选区激光熔化成形适用性评价。结果表明:经过射频等离子体球化处理后,粉末截面组织由板条状α″-Ti和胞状β-Ti组成,球化率在98%以上,粒度分布变宽,平均粒径由球化前21.41μm增大至32.3μm。粉末球化率受送粉速率、载气流量和鞘气中氦气流量等因素影响,当送粉速率为35 g/min,载气流量为5.5 L/min,鞘气中氦气流量为40 L/min,球化效果最好。与原料粉末相比,球化后粉末的霍尔流速(50 g计)为6.27 s,松装密度由1.38g/cm~3提高至3.11 g/cm~3,振实密度由2.54 g/cm~3提高至3.48 g/cm~3。此外,球化后的钛钽合金粉末具有良好的选区激光熔化适用性,成形后制件致密度大于99%,微观组织为针状α″-Ti和胞状β-Ti,钛、钽元素分布均匀,无未熔融的钽颗粒,显微硬度(HV)达到725。     

射频等离子体制备球形钛粉及其在粉末注射成形中的应用

采用射频等离子体球化技术对不规则形貌的氢化脱氢(HDH)钛粉进行球化处理,研究了不同载气流量、送粉速率和鞘气流量对钛粉形貌和性能的影响。此外,分别以原始HDH钛粉和球化钛粉为原料进行了粉末注射成形(MIM)试验,研究了烧结样的微观组织及理化性能。研究结果表明:采用射频等离子球化技术制备的球形钛粉的粉末特性较HDH钛粉有较大的提升,在制备过程中送粉速率、载气流量、鞘气流量等因素对粉末球化效果有较大影响,采用球化钛粉制备的MIM产品性能要优于HDH钛粉制备的MIM产品。     

球形钨粉的制备及粉末特性研究

以团聚严重、不规则形状的还原钨粉为原料,经过球磨处理后,采用射频等离子体球化技术制备球形钨粉。在射频等离子体球化过程中,研究原料粉末形态对球化结果的影响。采用扫描电子显微镜、激光粒度分析仪和BT-100粉体综合特性测试仪对球磨和球化处理前后粉末的形貌、粒度、松装密度和振实密度进行测试和分析。结果表明:球磨处理后,钨粉颗粒分散状态良好,粒径明显降低,粒度分布明显变窄;经过球化处理后,钨粉颗粒呈规则球形,表面光滑,松装密度和振实密度得到明显提高。     

机械合金化制备纳米TiC增强Ti基复合粉末

采用机械合金化法制备了纳米TiC增强Ti基复合粉末,通过XRD、SEM、TEM和EDS分别表征粉末的物相、形貌、晶体结构和元素分布,探索球磨转速、球料比及球磨时间对复合粉末物相形貌的影响。结果表明:当球磨转速达到300 r/min以上、球料比达到20∶1以上时,球磨效率无明显差异。球磨时间达到10 h,粉末中TiC物相明显;继续延长球磨时间至20 h,得到纳米级TiC增强相。在300 r/min球磨转速、20∶1球料比、20 h球磨时间条件下,可得到纳米TiC增强Ti基复合粉末,粉末中部分区域呈非晶态,大量纳米TiC颗粒弥散分布于粉末中。     

纳米ZrO_2粉末感应等离子体球化处理工艺研究

采用液体送粉技术及感应等离子体球化技术对纳米YSZ(6%~8%Y2O3-ZrO2)粉末进行了团聚、球化处理,研究了感应等离子体球化处理工艺参数对于粉体球化率的影响,采用三维景深显微镜、场发射扫描电镜、X射线衍射(XRD)研究了球化处理前后纳米YSZ粉末的表面形貌、截面形貌及其相结构。结果表明,采用液体送粉感应等离子球化处理技术,可同时对纳米YSZ粉末进行团聚及其致密化处理,得到的粉末为表面光洁、致密的实心球或空心球粉末,其粒径分布范围为40~100μm;YSZ粉末的相结构在处理前后没有发生变化。     

射频等离子体和热处理制备球形WC–Co粉末

以喷雾造粒WC–30Co粉末为原料,采用射频等离子体和后续热处理制备3D打印用球形WC–Co粉末,研究射频等离子体球化和热处理对粉末特性的影响。结果表明,射频等离子体球化效果显著,喷雾造粒粉末的球化率可达100%。球化后的粉末表面光滑、结构致密,存在一定数量表面粗糙的“费列罗”颗粒。射频等离子体处理使粉末的松装密度和流动性显著提高,同时导致WC严重分解和Co蒸发损失,球化粉末中含有大量C、W₂C和Co₃W₃C等有害相,Co质量分数降低至25.80%。后续热处理可很好地对球化粉末进行物相和成分调控。经900 ℃热处理后,粉末的物相组成重新转变为WC和Co,游离碳含量控制在合理的水平,并且粉末依然保持良好的球形度,具有较好的松装密度和流动性,可以满足3D打印对原材料的要求。     

聚苯胺/氧化铈复合微粉的制备及表征

以硝酸铈与柠檬酸为主要原料,在65℃的恒温槽中反应24 h,在120℃干燥箱中干燥2 h,在500℃的马弗炉中焙烧2 h,制备成氧化铈粉末。通过化学合成法制备了聚苯胺/氧化铈复合粒子。用激光粒度仪表征了氧化铈粉体与聚苯胺/氧化铈复合粒子的体积百分比与粒径的正态分布,用SEM表征了氧化铈粉体与聚苯胺/氧化铈复合粒子的形貌。结果发现,氧化铈粉体为不规则颗粒,其粒径呈正态分布规律;聚苯胺/氧化铈复合粒子的形貌不规则,体积分数与粒径表现为多个分布峰。     

感应等离子体球化处理难熔金属(W、Cr)粉末的研究

采用感应等离子体球化技术对形状不规则的W粉、Cr粉进行球化处理,研究了喂粉速率对粉末球化效果的影响。采用SEM、XRD、激光粒度仪和霍尔流速计测试了等离子体球化处理前后粉末的形貌、物相、粒径分布和松装密度。研究结果表明,感应等离子体球化技术可制备出单相的球形W粉和Cr粉,粉末的松装密度和流动性显著提高;降低喂粉速率,W粉和Cr粉球化率均提高,最高球化率大于98%;原料粉末的分散度影响球化处理后球形粉末的粒径和粒度分布。     

化学镀镍对Ti粉吸气性能的影响

采用低温碱性化学镀方法制备镍包覆钛复合细粉，利用XRD，SEM，EDS和吸气性能测试台对样品的相结构、表面形貌、表面成分和吸气性能进行分析和表征。结果表明：表面镍层以结晶态包覆于Ti表面，镀层均匀，镀层中的Ni对H2具有催化解离作用，促进了Ti的吸氢速率，在较低温度450℃激活时，镍包覆钛复合细粉的吸氢性能较纯Ti粉有了明显的提高。     

Al-Ni-Co微细球形粉末的制备及SLM成形研究

采用气雾化(IGA)制备了Al-Ni-Co粉末,初筛后的最大粉末粒径小于150μm。分别采用霍尔流速计、XRD、SEM、VSM等测试方法研究了不同粒径范围Al-Ni-Co微粉的微观形貌、相成分、磁性能等。研究表明:微粉的球化率在95%左右;50~80μm范围微粉的流动性相对最好;20μm以下微粉因为粒径偏小,成分偏析较为严重;80~150μm微粉因为粒径过大,表面吸附卫星小颗粒,粗糙度较差;Al-Ni-Co微粉的磁性为软磁,相组成为AlNi和FeCo相。综合比较微观结构、相成分及粉末占比量,选取20~80μm的Al-Ni-Co微粉采用SLM法制备了6组Al-Ni-Co圆柱形磁体,热处理后磁体的密度、磁性等综合性能达到铸造Al-Ni-Co磁体的性能水平。     

Spheroidization of Iron Powder in Microwave and Hybrid Plasma Torches

The process of porous iron powder spheroidization with a particle size from 45 to 85 μm is investigated in the microwave discharge and joint microwave and DC discharge modes in nitrogen and helium plasma. The powder was prepared by air spraying and annealed in hydrogen. Spraying in plasma results in hollow spheroidized particles with a wall thickness from 1 to 10 μm. The fraction of spheroidized powder particles in their total number is determined. It is revealed that the degree of spheroidization of iron powder particles linearly increases with an increase in the microwave radiation power from 1.5 to 5 kW. The combination of operational conditions of the microwave radiation with the arc discharge is observed when using the hybrid plasmatron mode, which makes it possible to increase the plasma temperature. An almost 100% spheroidization of iron powder is attained with the power ratio of microwave and arc discharges of 1 : 1. The metallographic investigation of spheroidized particles showed that their finite size differs from the initial one approximately tenfold. It is established that, irrespective of the spheroidization mode, the iron powder oxidizes, which is caused by an insufficient degree of purification of plasma-forming gases. The structure of the particle surface when using nitrogen or helium as a plasma-forming gas is different. The experiments show that the application of helium is preferential because the particles have only insignificant roughness in this case when compared with the particle structure when performing spheroidization with the use of nitrogen.

     

射频等离子体制备球形Ti—6Al—4V粉末性能表征

以不规则形状的Ti-6Al-4V(TC4)粉末为原料,通过射频等离子体球化处理制备了球形TC4粉末,并研究了球化处理对粉末特性及加料速率对粉末球化率的影响.利用扫描电子显微镜、激光粒度分析和霍尔流速计分别对其粉末微观结构、粒度分布和粉体性能进行了测试和分析.结果表明:TC4粉末经等离子球化处理后得到表面光滑、球形度好及球化率可达到100%的球形粉末;球化处理后,粉末的松装密度、振实密度和粉末流动性得到明显改善,粒度略微增大;随着加料速率的增加,TC4粉的球化率逐渐降低.      

超细球形镍粉的制备

在不使用分散剂和表面活性剂的条件下,以水溶液为反应体系,水合肼为还原剂,采用液相还原法制备超细镍粉。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、激光粒度分析仪、能谱分析仪等测试仪器对粉体进行表征,研究了反应温度和[N₂H₄]/[Ni2+]浓度比对镍粉平均粒径、形貌、分散性、还原率以及纯度的影响,探讨了镍粉从刺球形向球形转变过程中粉体分散性的变化规律。结果表明:在反应温度80 ℃、[N₂H₄]/[Ni2+]=8的条件下,制备的镍粉纯度较高,球形度较好,粒径分布窄,平均粒径为380 nm,且具有较高的还原率。     

活性填料对聚碳硅烷基悬浮液直写成形3D碳化硅的影响

分别采用纳米钛粉(Ti)和氧化亚镍粉(NiO)为活性填料,聚碳硅烷(polycarbosilane,PCS)为碳化硅(SiC)陶瓷先驱体,以正己烷作为溶剂制备浆料,然后通过3D直写成形和高温裂解制备SiC陶瓷基复合材料,对浆料的流变性能以及SiC陶瓷基复合材料的物相和微观形貌进行表征,研究活性填料纳米Ti粉和纳米NiO粉对3D-SiC陶瓷基复合材料的物相与微观形貌的影响。结果表明,浆料的黏度与PCS的质量分数成正比,具有剪切变稀现象,w(PCS)为75%的浆料具有稳定的打印性能。纳米Ti粉可有效降低成形坯体热处理过程中的质量损失率和线收缩率。随m(Ti)/m(PCS)的值从0增加到1.0,1 450℃高温裂解后陶瓷的质量损失率和线收缩率分别由18.29%和24.38%降低至14.05%和12.13%,所得陶瓷包含Ti C和SiC两相,相比于Ti粉,NiO可作为SiC的表面修饰催化剂,并通过气-液-固(V-L-S)生长机制使SiC陶瓷表面原位生长SiC晶须团簇。     

Ti?Al?8V?5Fe合金粉末的制备及性能

为制备3D打印用粉末原料,选用真空自耗电弧熔炼技术制备的无“β斑”Ti?1Al?8V?5Fe（Ti185）合金锭,经高温锻造成?100 mm棒材作为电极棒,采用等离子旋转电极雾化技术制备球形Ti185合金粉末,利用振动筛分法、扫描电子显微镜、X射线衍射分析等手段对粉末性能进行表征。结果表明:Ti185合金粉末粒度分布较宽,主要在44～150 μm之间,粉末的氧含量（质量分数）≤0.14%,粒度≤44 μm粉末的收得率为11.6%。粒度≤150 μm粉末的流动性为24.79 [s?(50 g)?1],松装密度为2.79 g?cm?3,振实密度为2.99 g?cm?3。等离子旋转电极雾化技术冷却速度快,所制备的Ti185合金粉末均为β相,粉末颗粒球形度较高,基本无卫星粉。此外,粒度≥124 μm的粉末表面为胞状枝晶组织,存在少量很浅的凸凹不平的微小缩孔,内部组织为快速凝固形成的胞状结构,晶界粗大明显,呈多点形核特征。随着粉末粒度的减小,冷却速度提高,粉末颗粒表面的胞状枝晶组织逐渐减少,粒度44 μm以下粉末颗粒的表面较光滑,内部组织形核点明显增多且呈现放射状生长趋势,组织明显细化。     

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。     

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。     

电极感应气雾化法制备新型高硬度马氏体铁基合金粉末

利用正交试验研究了电极感应气雾化（electrode induction gas atomization,EIGA）制粉工艺参数（雾化压力、雾化气体温度和熔炼功率）对新型高硬度马氏体铁基合金粉末粒径分布、粉末流动性和收得率的影响规律。结果表明,粉末粒径分布及其特征主要取决于雾化压力,粉末流动性及收得率主要受雾化压力及雾化气体温度的影响。当制粉工艺参数为雾化压力1.5 MPa、熔炼功率15 kW、雾化气体温度40 ℃时,所得粉末的收得率最高,粒径大小在53～180 μm之间的粉末质量占比高达68.24%,兼具较好的粉末流动性及粉末粒度分布标准偏差,粉末形貌最佳。