金属粉末气雾化技术研究新进展

气雾化制粉技术因粉末球形度高、气体杂质含量低等优点已经成为现在一种重要的粉末制备方法。雾化过程可粗略分为破碎和凝固两部分,涉及传热,物质交换以及多相流相互耦合等复杂现象。目前,人们对与雾化机理以及工艺参数的控制方法没有系统认识,制约了气雾化技术快速发展和工业化生产。本文简述了气雾化制粉中合金熔体的破碎行为机理,总结了最近几年关于气体流场结构、雾化工艺参数优化和计算流体力学在气雾化技术中的研究新进展,并且介绍了一些新技术在气雾化研究中的应用。     

气雾化制粉技术研究进展

气雾化制粉技术制备的金属与合金粉末具有粒度小、球形度好、纯净度高的特点,在经过100多年的发展后,气雾化技术已经成为大规模制备粉末,特别是制备增材制造用金属粉末的重要方法。本文综述了不同时期气雾化制粉技术的喷嘴结构及对应工艺特点,归纳了气雾化技术的机理研究脉络,对近期出现并发展的雾化新工艺、新技术进行介绍。随着气雾化工艺和雾化过程理论研究发展,气雾化制粉技术将会获得长足进步。     

气雾化制粉技术发展历程及展望

气雾化制粉具有环境污染小、粉末球形度高、氧含量低以及冷却速率大等优点.经过多年的不断创新和完善,气雾化制粉技术已发展为生产高性能金属及合金粉末的主要方法,成为支撑和推动新材料研究及新技术开发的先导因素.然而,气雾化制粉工艺本身是一个多相流相互耦合作用的复杂过程,人们对气雾化机理至今仍未能透彻认识;在大批量低成本制备均匀、微细粉末方面仍面临严峻的挑战.期待技术的改进,甚至雾化原理的突破.就此,本文简要回顾了气雾化制粉技术的发展历程,着重介绍了近年来的研究进展和技术创新成果,并对其发展前景进行了探讨和展望.     

气体雾化技术制备金属粉末研究综述

气体雾化技术已经成为生产高性能金属及合金粉末的主要方法,其中金属熔体的破碎机理和雾化工艺参数对所得粉体的性能有重要影响.为此,本文详细的综述了气雾化过程中金属熔体的破碎机理和影响粉体性能的因素,以期为气雾化技术的研究开发等提供一定的借鉴.     

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(15～5...     

紧耦合气雾化制粉中熔体过热度对雾化模式和粉末粒度的影响

采用紧耦合气雾化制粉设备,研究了熔体过热度对紧耦合气雾化模式和粉末粒度的影响.实验中,保持其他气雾化工艺参数不变,熔体(金属铜)过热度分别设定为150,200,250和300 K,得到相应的粉末平均粒度分别为34.88,32.33,30.87和19.74 μm.对雾化过程的理论分析结果表明 当熔体过热度从250 K提高到300 K时,液滴的破碎模式发生了改变,即由袋式转变为延展式,粉末粒度显著下降.但是,过热度的变化对雾化粉末粒度的正态分布规律没有明显影响;通过优化工艺参数,有潜力获取粒度更细、分布更均匀的粉末.     

气雾化过程中合金熔滴的凝固行为研究进展

气雾化制粉以其粉末球形度高、氧含量低等优点已经成为现在一种重要的粉末制备方法,制粉过程可粗略分为破碎和凝固两步,但其工艺本身是多相流相互耦合的复杂过程,因此人们对其机理尚在进一步研究中。本文主要描述了凝固阶段熔滴的热交换与凝固行为,并对凝固过程做了详细的介绍。     

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。     

开发中的雾化新技术

英国ＰＳＩ公司最近接受了英国工业和贸易部的资助 ,继续开展在气雾化过程中以过热气体生产粒度15μｍ以下粉末的研究。ＰＳＩ公司的开发包括新的预热雾化气体技术和使气体从喷嘴中喷出时的射速超过音速的装备。据称 ,使喷射气体的动能提高可使熔化金属流分散成较细的液滴分布     

气雾化制青铜粉生产线的改进

介绍了北京有色金属粉末厂在“雾化制粉设备技术改造”项目中所建立的气雾化制粉生产线,分析了该生产线的雾化工装和粉末输送系统——真空吸送装置,论述了该生产线的工艺特色,并通过新、旧生产线生产的气雾化6-6-3锡青铜粉末性能参数的比较,进一步对新生产线的技术水平进行了评价。同时对该生产线现存的一些问题也作了客观分析。     

液态金属雾化成形及非晶合金制粉的研究进展

面对绿色低碳发展与能源结构调整这一世界性挑战,通信网络和电子电气等领域对大电流功率电感器的要求不断提高.非晶合金软磁材料是当前迫切需要的先进电感器磁粉芯原料,其具备优异的高频导磁性、热稳定性和耐蚀性等优点而优于其他软磁材料.然而,作为一种原子短程有序而长程无序的亚稳态材料,非晶合金粉末的制备仍是一种难度较大的前沿技术....     

敞开式水雾化喷嘴

水雾化喷嘴是水雾化法生产金属粉末的关键设备。对于常规喷嘴,增大雾化夹角及提高雾化压力均可提高金属粉末的细粉率,但也都会遇到堵嘴问题,从而导致雾化过程中断。本研究分析了雾化过程中的堵嘴机理,设计了一种新型敞开式水雾化喷嘴,对其进行强度计算,并进行雾化试验。结果表明,此新型敞开式雾化喷嘴可以有效避免水雾化金属粉末过程中气囊的形成,可从根本上解决以往生产中经常出现的堵嘴问题。而对单个敞开式喷嘴而言,提高雾化夹角,增加孔数,以及提高雾化压力,均可以显著提高细粉率。     

增材制造用高温合金粉末制备技术及研究进展

球形粉末是增材制造、粉末冶金、注射成型等制备工艺的重要原料,其成分、粒度、球形度、空心粉率等是影响最终构件性能的关键因素。本文详细介绍了真空感应熔炼气雾化法、电极感应熔炼气雾化法以及等离子旋转电极雾化法等三种可用于增材制造的工程化高温合金球形粉末的制备技术,分析了这三种制粉工艺的特点,阐述了这三种制粉工艺的研发进展,探讨了三种制粉工艺所制备的粉末缺陷形成原因及控制方法,并提出了增材制造用高温合金粉末制备技术的发展趋势。     

气雾化法制备3D打印金属粉末的技术研究进展

在金属3D打印行业,粉末作为直接原料,其制备方法多样。目前,气雾化制粉技术应用最为广泛。本文主要概述了金属粉末的主要性能参数和气雾化法制备金属粉末的基本原理。根据雾化喷嘴和加热元件的不同衍生出多种气雾化技术,针对这些技术,进行了简单的阐述、分析和比较。其中,紧耦合气雾化技术应用较多,无坩埚电极感应熔炼气体雾化法适用活性金属粉末的制备。最后,对气雾化法制备3D打印金属粉末的技术进行了总结。     

Reactive atomization of silicon to formin situ oxide sintering aids

The present investigation demonstrated the feasibility of using reactive atomization to produce Si powder within situ oxide sintering aids. With further process optimization, this powder may be an alternative starting material to the conventional, mechanically blended, Si-plus-oxide powder used to produce commercial sintered reaction bonded silicon nitride (SRBSN). In the reactive atomization approach, yttrium and aluminum additives were introduced into silicon metal during induction melting. Reactive atomization was accomplished using a N₂-5 pct O₂ mixture as the atomization gas. During atomization, oxygen in the atomization gas reacted with Y and Al in the Si melt to produce Y₂O₃ and Al₂O₃, which act asin situ sintering aids. The reactive atomized powder demonstrated a Gaussian distribution with a mean diameter of 36 μm. The powder fines (<38 μm) were used to produce cold isostatically pressed compacts that were subsequently reaction bonded and sintered. The results demonstrate that β-Si₃N₄ formed during reaction bonding and sintering. The density of the SRBSN was 77 pct of theoretical. Transmission electron microscopy (TEM) studies indicated the presence of a glassy phase on the grain boundaries, which is typical in SRBSN and indicative of the presence of thein situ sintering aids. A kinetic model was used to study the influence of processing parameters, such as droplet temperature and oxygen partial pressure, on the kinetics of oxide formation during reactive atomization. The results suggest that the volume fraction of oxides increases with increasing droplet temperature and oxygen partial pressure in the atomization gas mixture. This article is based on a presentation made in the “In Situ Reactions for Synthesis of Composites, Ceramics, and Intermetallics” symposium, held February 12–16, 1995, at the TMS Annual Meeting in Las Vegas, Nevada, under the auspices of SMD and ASM-MSD (the ASM/TMS Composites and TMS Powder Materials Committees).     

惰性气体雾化法制取钛和钛合金粉末

本文叙述了采用无坩锅感应加热Ar气雾化制取钛与钛合金粉末的装置与工艺 ,讨论了气雾化钛与钛合金粉末的物理和化学特性以及粉末的粒度分布。结果表明 ,气雾化钛与钛合金粉末的物理、化学特性与PREP工艺粉末相同 ,粉末粒度分布特性优于PREP工艺粉末。气雾化小于 0 2 46mm (-6 0目 )粉末收得率可达 82 %以上 ,成本比PREP工艺低得多。     

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。     

TiAl预合金粉末制备的研究进展

高品质的预合金粉末是以粉末冶金工艺制备高性能TiAl基合金材料的基础。介绍了目前可用于规模化生产TiAl预合金粉末的各种雾化制备技术,包括惰性气体雾化法、转盘雾化法和等离子旋转电极雾化法,其中惰性气体雾化法又分为等离子感应熔炼定向气雾化法和电极感应熔炼气雾化法。分析了各种雾化制备技术的特点,并对国内外TiAl预合金粉末制备的研究进展进行了综述。     

Nd-Fe-B永磁制粉技术及特点

对几种重要的Nd-Fe-B稀土永磁粉末的制备技术如盘磨臁磨、机械合金化、熔体快淬、超声气体雾化、带铸以及HDDR（Hydrogenation-Disproportionation—Desorption—Recombination）技术进行了评论。指出制粉技术从物理破碎、快速凝固技术到氢化反应的发展，改变了合金成分及工艺设计，实现了微观结构和磁体性能的改善，促进了Nd-Fe-B稀土永磁材料的应用。