熔炼功率对EIGA制备Ti-6Al-4V合金粉末特性的影响

基于电极感应熔炼惰性气体雾化(EIGA)技术制备Ti-6Al-4V钛合金粉末,采用激光粒度仪、扫描电镜(SEM)等测试分析手段研究熔炼功率对粉末粒径分布及形貌的影响规律。结果表明:在实验参数范围内,EIGA技术制备的Ti-6Al-4V钛合金粉末,具有粒径细小、流动性好、松装密度大、球形度高等特点,适用于3D打印技术;随着熔炼功率的增大,粉末的中值粒径存在细化的趋势,但当功率增大到33 kW时,粉末中值粒径相对增大;球形度下降,并且粉末中卫星球比例也明显增大。从粉末松装密度、流动性、球形度、粒度、形貌等综合因素考虑,适合Ti-6Al-4V钛合金粉末制备的熔炼功率为30 kW。     

功率对EIGA制备3D打印用TC4合金粉末特性的影响

与传统的雾化制粉技术不同,电极感应熔炼气体雾化(EIGA)技术是采用预合金棒料为电极,无坩埚感应加热,熔化后直接滴落雾化区被惰性气体雾化的技术.该技术由于在熔炼过程中液态金属与坩埚不接触,有效地减少了钛合金粉末中的夹杂物,改善了合金粉末的质量.本文利用自主设计制造的EIGA制粉设备,采用激光粒度分析仪、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等分析手段,研究了不同功率参数对雾化制备TC4合金粉末的粒度分布、组织形貌、空心球等的影响.研究表明:EIGA法制备的TC4合金粉末整体球形度均较好,空心球缺陷较少,空心球率低于3%.熔炼功率较低时,粗颗粒粉末较多,且存在一定比例不规则的棒形和哑铃状粉末颗粒;当功率提高到62 k W时,细粉比例明显提高,不规则形状的粉末颗粒基本消失.随着功率的升高,粉末中的氧含量呈增加趋势,但仍基本保持在0.08%~0.10%较低范围内.功率为56 k W时,粉末松装密度最好,为2.686 g/cm3,松装密度比为60.63%,符合激光3D打印用TC4钛合金粉末松装密度比要求.     

选区激光熔化用Inconel625合金粉末的特性

为了研究适用于选区激光熔化技术(SLM)用Inconel625合金粉末的性能特征,测定其粒径大小和分布、颗粒形貌特征以及粉末的流动性和松装密度,分析粉末不同特性相互之间的影响关系并对粉末进行SLM成形验证。结果表明:用于SLM的Inconel625合金粉末粒径范围是20~60μm,平均粒径约为35μm;粉末颗粒基本呈球形,平均球形度大于0.7;流动性每50g低于20 s,松装密度高于4.0 g/cm~3;SLM成形件的拉伸强度、延伸率均超过ASTM标准规定的Inconel625合金SLM成形件最低力学性能要求。     

粉末钛合金3D打印技术研究进展

粉末钛合金3D打印技术以低成本、易成形、柔性化制备、零件性能优异等优势,近年来成为钛合金近净成形制造领域的研究热点。总结了国内外粉末钛合金3D打印技术的研究进展,包括激光熔化沉积成形技术(LMD)、激光选区熔化成形技术(SLM)、电子束选区熔化成形技术(SEBM)。比较研究了3种成形技术制备的钛合金的组织特点及力学性能,并讨论了粉末钛合金3D打印技术的市场化现状与未来发展趋势。     

选区激光熔化用高强合金钢粉末制备及其成形性研究

目的 研究真空感应熔炼气雾化法(VIGA)制备球形24CrNiMoY高强钢粉末并验证其激光3D打印性能。方法 阐明不同雾化气压对粉末形貌、流动性等粉体特征的影响,分析选区激光熔化技术快速成形合金钢样品的微观组织和力学性能。结果 在9.0 MPa雾化气压下制备的粉末球形度最佳,粉末松装密度达到4.89 g/cm³,流动性能为21.4 s/(50 g),粉末含氧量0.023%,空心球率＜3%,粉末的微观组织主要是马氏体。经过激光工艺参数调控,SLM成形合金钢试样的激光熔池内存在两个明显不同的微区:激光熔化区(LMZ)和热影响区(HAZ)。LMZ主要是马氏体组织,HAZ主要为下贝氏体组织。合金钢试样的平均显微硬度为(402±5.7)HV0.2,其抗拉强度达到(1 246±12) MPa,断后伸长率为(11.6±0.5)%。结论 VIGA方法制备的 24CrNiMoY高强钢粉末满足SLM技术使用要求,具有良好的激光3D打印成形性。     

PREP法制备球形CuAl10 Fe3铜合金粉末的性能表征

采用等离子旋转电极雾化技术制备球形Cu Al10Fe3铜合金粉末,利用激光粒度分析仪、ON分析仪、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪和纳米压痕仪对Cu Al10Fe3铜合金粉末的粒径分布、氧氮含量、微观形貌、组织物相及纳米硬度和弹性模量特性进行表征。结果表明,Cu Al10Fe3粉末的体积平均粒径(D_(50))为74μm,松装密度、振实密度和流动性分别为4.45 g/cm~3、4.6 g/cm~3、16.3 s/50 g;其平均氧、氮含量分别为0.024%和0.004%,其中氧含量随Cu Al10Fe3粉末粒度的减小而增大,氮含量则基本保持一致。XRD分析表明,Cu Al10Fe3粉末主要由α相、马氏体β'相和少量的富铁K相组成。大粒径粉末的表面形貌为快速凝固形成的花瓣状胞状树枝晶。随着粉末粒度的减小,表面形貌由胞状树枝晶向平面晶转变,截面形貌则由大块胞晶向细条状晶转变,且小粒径颗粒截面组织明显细化,纳米硬度和弹性模量也增大。     

多孔Ni-Mn-Ga-Co磁性形状记忆合金的制备及磁学特性研究

首先采用球磨法制备了不同粒度的Ni-Mn-Ga-Co合金粉末,然后通过3D打印技术成功制备了泡沫结构的多孔Ni-Mn-Ga-Co磁性形状记忆合金。利用SEM、DSC和XRD等研究了合金的微观组织特征、物相结构、相变特性和相关的磁性行为。结果表明,球磨后经过分筛得到的不同粒径尺寸的合金粉末均为不规则形状。Ni-Mn-Ga-Co合金粉末在室温下为非调制四方马氏体结构,其特征峰十分明显。Ni-Mn-Ga-Co合金的DSC曲线上出现宽峰相变,添加Co元素对马氏体转变温度开始值(Ms)基本没有影响,但其居里温度(Tc)有显著的提高。采用粒径为50~100μm的合金粉末烧结制备的磁性合金,饱和磁化强度最大可达68 Am^2/kg。合金粉末粒径越小,烧结制备的多孔Ni-Mn-Ga-Co磁性形状记忆合金致密度越高。当合金粉末粒径<50μm时,致密度可达90%;当合金粉末粒径为50~100μm时,致密度仅为75%。相较于粒径较小的合金粉末,粒径较大的合金粉末制备的磁性合金磁感生应变能力更高,这是由于泡沫结构能够有效减少内部和外部的约束,从而有利于提高磁场诱导应变。     

闭式氩气保护分级系统分级钛合金粉

针对3D打印用钛合金粉(Ti-6Al-4V)分级工艺要求,采用LNIST-180A-2型闭式氩气保护分级系统对其进行分级,借助激光粒径分析仪、粉体流变仪、氧氮分析仪表征粉体粒径、流动性以及氧氮含量。结果表明:使用新型分级系统可以有效将钛合金粉分级为目标粒径段产品(旋风分离器:0~20μm,半涡分级机:20~50μm),在一级分级机和二级分级机转速分别为1 500、1 620 r/min,系统压力控制在0~1.2 k Pa时,钛合金粉的产量为8.24 kg/h;分级后的钛合金粉通气率由4.3提高至72.6,流动性能大幅改善;分级后钛合金粉氧、氮含量均符合国家标准。该系统可以满足3D打印用钛合金粉的工业分级要求。     

EIGA法制备TA17合金粉末的激光增材适应性研究

TA17合金是一种已在核电领域实现工程应用的高性能钛合金,而关于TA17合金粉末性能及其增材制造样件性能相关的研究报道均较为匮乏.本文利用电极感应熔炼气雾化法(EIGA)法制备了10 ～ 61 μm和106 ～160μm两种粒度规格的TA17合金粉末,并分别对其在激光选区熔化(SLM)和激光立体成型(LSF)两种技术下的成形组织与力学性能进行了研究,对该粉末在不同工艺条件下的激光增材适应性进行了分析.结果 表明:EIGA法制备的TA17合金粉末具有良好的表面形貌和球形度;利用10 ～61 μm粒度规格粉末制备的SLM试件以及利用106 ～160 μm粒度规格粉末制备的LSF试件均具有均匀的微观组织,未见孔洞等明显缺陷,且其室温拉伸强度超过680 MPa,冲击吸收功KU2超过71 J,激光增材试验件的组织及力学性能均满足TA17合金锻件标准要求.本研究为TA17合金增材制造技术在核动力领域的应用奠定了基础.     

磁性蓄冷材料HoCu2雾化粉末的制备研究

采用旋转盘离心雾化设备制备磁性蓄冷材料HoCu2粉末,并对粉末的物相结构及组织形态进行系统研究。结果表明:雾化粉末为单相的HoCu2结构,粉末尺寸基本服从正态分布。粒径φ<154μm小尺寸粉末的比例接近30%,粒径φ在154~300μm的合格粉末的比例最高,收得率在61%以上,此部分粉末主要以球形颗粒为主,且随着颗粒尺寸的增加,微观组织的晶粒尺寸呈增大趋势。大尺寸粉末(φ>300μm)的比例很低,仅为9%左右,此部分粉末主要以片状颗粒为主,其微观组织为细小的等轴状晶粒结构。     

高温钛合金Ti-60粉末的制备和表征

采用感应熔炼气体雾化法制备了掺杂稀土Nd的高温钛合金Ti--60粉末。 结果表明, 在制备过程中合金元素几乎没有烧损, 增氧量小于100×10^-6; 粉末的平均粒度(d₅₀)约为100 μm, 满足正态分布, 雾化气体的压力增大则粉末的粒度减小; 粉末的形貌大多呈球形, 只有少量的形状不规则; 部分粉末是空心的, 其比例随着粉末粒度的增加而增大; 粉末表面有明显的凝固特征, 具有清晰的二次枝晶; 随着Nd含量的增加, 粉末表面富Nd稀土相的析出增加; 粉末由针状 α' 马氏体组织构成, 当真空退火温度超过700℃时马氏体开始微量分解, 当温度升高到850℃时马氏体大量分解。     

Fabrication of spherical Ti-6Al-4V powder by RF plasma spheroidization combined with mechanical alloying and spray granulation

Spherical Ti-6Al-4V powder was produced by RF plasma spheroidization combined with mechanical alloying and spray granulation. Particle size distribution, morphology, specific surface area, apparent density, flowability, element distribution and content of alloy powders after each stage during the process were investigated. Results show that the obtained spheroidized Ti-6Al-4V alloy powder has dense structure, good sphericity and high spheroidization ratio (98%), moderate particle size (37.8 μm) with narrow distribution. It also has excellent flowability (33.2 s· (50 g)^-1) and apparent density (2.53 g·cm^?3). In addition, elements distribution in the spherical Ti-6Al-4V alloy powder is uniform and most of elements content of it is within the standard of Ti-6Al-4V alloy.     

超声方式和分散时间对注射成形用铁、镍粉末粒度测量的影响

利用激光衍射法对注射成形用铁、镍原材料粉末进行粒度测量，分别从超声方式和超声时间上对测量条件进行研究。结果表明，对铁粉，宜在大功率超声装置上将样品分散15min后进行测量；对于镍粉，宜在大功率超声装置上将样品分散30min后进行测量。     

Spheroidisation of tungsten powder by radio frequency plasma for selective laser melting

The growing interest in additive manufacturing of refractory metals is accompanied by the demand on spherical refractory meal powders with good flowability. In this work, the particle size distribution, particle morphology, phase and extent of oxidation of the tungsten powders spheroidised by radio frequency (RF) plasma with different feeding rates were investigated using scanning electron microscopy, laser particle size analysis and X-ray diffraction. It was demonstrated that spherical tungsten powders with extremely fine flowability and high apparent density were obtained by the RF plasma spheroidisation technology. High-density tungsten samples with negligible defects were prepared with the spheroidised powders by selective laser melting. The results would help pave the way for solving the problems in customising refractory metal parts by additive manufacturing.     

射频等离子体球化Ti粉体的研究

本文采用射频（RF）等离子法对颗粒形状不规则的Ti粉进行球化处理。研究了加料速率、物料分散方式、Ti粉颗粒大小等因素对球化率的影响。利用扫描电子显微镜（SEM）观察相应试样的形貌。结果显示,射频等离子体法是制备具有良好流动性的球形钛粉的有效技术。     

机械合金化制备FeSiAl合金粉末的研究

采用机械合金化的方法制备了FeSiAl合金粉末样品。以硅钢粉和铝粉为原料,按摩尔分数Fe3Si0.4Al0.6配比,研究其机械合金化过程,并对机械合金化的机制进行探讨。用激光粒度仪、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜分析材料的粒度、形貌和结构。研究表明,Fe3Si0.4Al0.6混合粉末球磨30h后,粉末粒径可达18μm;Fe3Si0.4Al0.6混合粉末经高能球磨20h后,形成具有bcc结构的α固溶体;球磨继续进行,合金化的粉末和晶粒不断细化。     

Spheroidization of tantalum powder by radio frequency inductively coupled plasma processing

In this work, we used radio frequency (RF) plasma spheroidization to transform irregularly shaped tantalum powders to spherical ones. After RF plasma treatment, the majority of particles were spheroidized with the presence of a small number of irregular particles. The mean particle size becomes finer and the particle size distribution narrower, as compared with the starting powder. A few non-spherical or even irregular tantalum powders still existed. Although argon gas was used in the plasma chamber, oxygen contamination still occurred. A thin layer of oxide film was found on the surface of particles, while the particle interiors were inferred free of oxygen. The powder characteristics had been significantly improved. After spheroidization treatment, the apparent density, tap density and powder flowability significantly increased from 7.03 g/cm³ to 8.9 g/cm³, 8.6 g/cm³ to 10.05 g/cm³, and 12.41 s/(50 g) to 7.96 s/(50 g), respectively, in comparison with that of raw powders. This study presents a feasible method for fabricating spherical tantalum powders, which may potentially broaden the application for metal additive manufacturing.     

感应等离子体技术制备球形铸造碳化钨粉体及其性能表征

球形碳化钨增强金属基复合涂层具有高硬度、高韧性和优异的耐磨、耐蚀性等特点,可以对材料表面起到有效保护作用。传统铸造碳化钨粉体多呈不规则的片状或多角状,流动性差且硬度低,难以满足高性能涂层材料的要求。本文以多角状铸造碳化钨粉体为原料,采用感应等离子体技术制备球形碳化钨粉体,研究感应等离子体技术工艺参数对碳化钨粉体球化效果的影响规律。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、霍尔流速计、激光粒度分析仪等对球化处理前后碳化钨粉体的形貌、物相、松装密度、粒度分布进行表征。结果表明:送粉率为110 g/min、载气流量为5.0 L/min时,采用感应等离子体技术可制备颗粒饱满、表面光滑、分散性良好,球化率高达99%以上,且球形度较好的球形碳化钨粉体。球化后碳化钨粉体无孔洞等缺陷,内部组织为典型的细针状WC和W₂C的共晶,组织结构均匀细密。球化后碳化钨粉体的硬度高达3 258HV,提高了408HV;球化后碳化钨粉体的松装密度由8.01 g/cm³提高到9.75 g/cm³,霍尔流速由10.30 s/50 g降低到6.80 s/50 g,粉体的流动性提高。