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。     

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.     

EIGA和PREP制备M62轴承钢粉末

采用电极感应熔炼气雾化法(electrode induction melting gas atomization,EIGA)和等离子旋转电极雾化法(plasma rotating electrode process,PREP)分别制备出了高纯度M62轴承钢粉末,利用激光粒度分析仪、氧氮分析仪、扫描电子显微镜对M62轴承钢粉末的粒径分布、氮氧含量、微观形貌进行了对比分析。结果表明：两种粉末都以球形粉为主,其中PREP制备的粉末(M62-PREP)球形度更高,而EIGA制备的粉末(M62-EIGA)中卫星粉和不规则粉末的比例较多;M62-PREP粉末的中值粒度(D₅₀)为108.11μm,明显高于M62-EIGA粉末的中值粒度(D₅₀=38.68μm)。两种粉末成分分布均匀,无明显元素偏析,其中M62-EIGA粉末颗粒内部的晶粒更细,两种粉末都具有良好的流动性。预合金电极棒、M62-PREP粉末、M62-EIGA粉末的N含量(质量分数)分别为0.0070%、0.0072%、0.0068%,N元素的含量变化不大;M62-PREP粉末的O含量(质量分...     

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。     

双级耦合气雾化制备Ni60A粉末的技术研究

采用双级耦合气雾化法制备Ni60A粉末,并通过激光粒度分析仪﹑扫描电镜等研究了Ni60A粉末的表面形貌、松装密度、及粒度分布。研究结果表明:用双级耦合雾化系统生产的粉末球形度高,存在卫星结构粉末,且细粉末明显增多,空心粉少;松装密度大;粉末粒径分布曲线呈单峰且近似正态分布。还分析了双级喷嘴对雾化过程及粉末粒度的影响机理。     

不同雾化压力下GH3536合金粉末制备和气雾化过程模拟

使用真空感应熔炼气体雾化方法，在不同雾化压力(7、8、9 MPa)下制备了球形GH3536合金粉末。通过使用多相流模型和离散相模型对喷嘴下方区域进行了数值模拟，再现了不同雾化气压下的一次雾化和二次雾化过程。实验和模拟的结果表明：回流区的气体速度和滞止压力随雾化气压的提高而增加，雾化气压的增加使粉末粒度不断减小，模拟结果与实验结果吻合，验证了雾化模型的可靠性。提高雾化气压可提高细粉收得率，但颗粒尺寸的减小和颗粒形貌的改变会对粉末的流动性能造成直接影响，在雾化压力8 MPa下制备的粉末具有最佳的流动性和松装密度，分别为14.34 (s·50g^-1)和4.728 g·cm^-3。     

溶液雾化氧化法制备四氧化三钴粉末

针对溶液雾化氧化法制备四氧化三钴粉末过程,研究了工程实验条件下反应温度、雾化压力和氯化钴溶液流量等参数对钴氧化率、粉末粒度和粉末松装密度的影响.在反应温度750℃、氯化钴溶液质量浓度120 g·L^-1、压缩空气压力0.23 MPa、氯化钴溶液压力0.15 MPa以及氯化钴溶液流量40 L·h^-1条件下,制备的氧化钴再经750℃热处理2 h后,钴氧化率达到100%,钴质量分数为73.04%,松装密度为0.48 g·cm^-3,平均粒径为7.61μm.工程实验研究结果表明溶液雾化氧化法可以高效快速制备高品质四氧化三钴粉末,过程简单、清洁,具有产业化应用前景.     

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。     

紧耦合气雾化制备Al基非晶合金粉末

开展了采用紧耦合气雾化方法制备Al基合金粉末的实验和理论研究.利用X射线衍射仪、差热分析仪、扫描电镜和透射电镜分析了粉末的表面形貌、显微组织和结构特征,根据气雾化过程中熔滴的破碎模式和冷却行为确定了Al基合金的非晶化临界冷却速率及相应粉末粒径.结果表明:气雾化粉末中存在部分非晶粉末,非晶粉末的粒径小于26μm;Al基合金的非晶化临界冷却速率大致为10⁶K·s^-1;雾化中熔体的破碎和冷却是两个相互耦合(矛盾)的过程,快速冷却(大于10⁴K·s^-1)极大地阻碍熔体的充分雾化,同时熔滴的破碎模式对其冷却行为具有显著的影响.目前紧耦合气雾化技术还只能制得非晶/晶态混合的Al基合金粉末.     

等离子旋转电极雾化制备钨粉及性能表征

采用等离子旋转电极雾化技术(PREP)制备球形钨粉,利用激光粒度分析仪、氧氮分析仪、扫描电子显微镜(SEM)对钨粉末的粒径分布、氧含量、微观形貌、表面组织进行分析。结果表明：球形钨粉粒度集中分布在45～150μm,呈单峰分布,理论中位粒径85.5μm与实测粒径80μm接近。钨粉氧增量均小于0.001 5%,其中45～150μm粉末比15～53μm的粉末氧增量更低,仅为0.000 38%。15～53μm钨粉表面光洁,几乎无空心粉。钨粉物理性能优异,且粒径在45～150μm的钨粉性能优于15～53μm的。     

气雾化压力对3D打印用316L不锈钢粉末性能的影响

采用真空熔炼气雾化工艺制备3D打印用316L不锈钢粉末,通过调整雾化参数,研究了不同雾化压力对粉末化学成分、粒度分布、球形度、表面形貌、流动性及松装密度等特性的影响。结果表明:在保温温度(1560±20)℃、保温时间20 min、漏包温度(1050±30)℃、高纯氮气雾化及雾化压力3.0 MPa工艺参数下,制备得到的粉末性能可达到氧含量(质量分数)0.08%、中位径31.39μm、球形度0.75、流动性21.56 g/(50 s)及松装密度3.88 g/cm~3,基本满足不同金属3D打印技术对粉末材料性能的要求。     

两种3D打印用雾化Ti-6Al-4V粉末的对比研究

本研究分别利用水冷铜坩埚真空感应熔炼气雾化(VIGA-CC)和等离子旋转电极(PREP)两种技术制备出球形Ti-6Al-4V合金粉末,作者利用SEM、同步辐射CT扫描-三维重建和氩气含量测试等分析手段对不同粒径的Ti-6Al-4V合金粉末的孔洞缺陷和氩气含量、硬度值进行了表征。实验结果表明, VIGA-CC粉末粒度分布宽,细粉收得率较多,粉末粒度分布在40~180 μm之间, PREP粉末的粒度分布较窄,主要集中在110~180 μm之间;金属粉末内部的孔隙率、气体含量和孔尺寸随着粉末粒度的增大而增大,且同一粒径范围内VIGA-CC粉末的气孔概率多于PREP粉末;随着粉末粒径减小,粉末截面组织逐渐细化,其硬度值逐渐升高,整体上VIGA-CC粉末硬度值高于PREP粉末。     

制粉方法对Inconel718合金粉末组织和性能的影响

以Inconel718合金为研究对象，分别采用等离子旋转电极法（PREP）和气体雾化法（VIGA）制备了金属球形粉末，研究了不同制粉方法对粉末在热处理前后的组织和成分分布的影响，采用对流热交换原理对两种制粉方法对应的冷速进行了模拟计算。分析结果表明：采用PERP法制备的Inconel718合金粉末在氧增量、球形度及流动性方面具有一定的优势，而VIGA法制备粉末有利于提高粉末的显微硬度、细粉粒径；两种粉末经过相同的热处理工艺后，其组织变化规律相同，均析出富Nb和Mo相。模拟计算结果表明：VIGA法制备细粒径粉末的冷速明显高于PREP法对应的粉末，与实验对应的性能数据结果相吻合。     

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。     

高松装密度的大颗粒氧化钇球形粉体制备

采用碳酸钠或碳酸氢钠作为沉淀剂,在室温(5～35℃)下沉淀氯化钇料液,随后经煅烧制备出氧化钇粉体。采用激光粒度仪、扫描电镜和霍尔流速计(漏斗法)表征粉体,研究了沉淀剂种类、沉淀剂/氯化钇摩尔比及聚合物分散剂(PVA)对形成的氧化钇粉体的表面形貌、粒度分布、松装密度的影响,确定了最佳的工艺条件：以碳酸钠作为沉淀剂,Na₂CO₃/YCl₃摩尔比≤1.5,聚合物分散剂(PVA)的质量分数为0.001%～0.01%。在上述条件下获得的氧化钇粉末的粒度大且分布较窄,D₅₀为20～100μm,(D₉₀-D₁₀)/(2D₅₀)<0.5,松装密度为1.0～1.2 g/cm³,球形度良好,具有较好的分散性和流动性。本工艺简单易控,易于工业化生产,成本低,无污染。     

EIGA法制备TC4合金粉末的激光3D打印性能研究

采用电极感应熔炼气雾化法制备了50~180μm激光3D打印用TC4合金粉末,研究了粉末截面微观组织和成分,并采用激光3D打印成形了TC4合金样品,研究了松装密度对激光3D成形熔池截面形貌的影响,粉末粒径范围对打印样品的微观组织、拉伸断口形貌的影响。结果表明:TC4合金粉末内部组织存在大量的针状马氏体;随着松装密度增大,熔池的宽度和高度先增大后减小,激光3D打印成形TC4钛合金最佳松装密度为2.696~2.792g/cm~3;块状魏氏体组织随打印粉末的粒径范围减小而减少,致使拉伸断口形貌中韧窝密集程度逐渐增大,样品塑性提高。打印样品DSC分析相变起始温度为830.09℃、峰值温度为927.39℃均低于稳态相变温度,表明打印样品内存在大量亚稳相。     

高温还原对水雾化铁粉压缩性的影响

以莱钢集团粉末冶金有限公司LAP100.29水雾化铁粉为原料,在900℃下进行高温氢气还原,研究高温还原处理对水雾化铁粉的显微硬度、化学成分、松装密度、流动性、压缩性等性质的影响,以期对实际生产起到一定的借鉴和指导作用。结果表明:经900℃高温氢气还原处理后的铁粉纯度提高,大部分样品的流动性提高约2 s/50 g,松装密度提高0.1 g/cm3左右,压制密度提高0.1 g/cm3以上,而粉末显微硬度大幅降低至69～89 HV。在600 MPa下铁粉压制密度大部分达到7.15 g/cm3以上。     

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。     

棒磨工艺对水雾化铁粉松装密度的影响

为了更加合理有效地控制水雾化铁粉的松装密度，研究了水雾化铁粉棒磨系统棒头的转速、棒头的长度和筛底空隙宽度对粉末松装密度的影响。发现：将棒头的转速从700r／min提高到1100r／min时，松装密度由2．76g／cm^3提高到3．17g／cm^3，棒头长度从22cm加大到26cm时，松装密度由3．24g／cm^3降低到2．76g／cm^3；筛底空隙宽度从0．6cm增加到3．0cm时，松装密度由3．24g／cm^3降低到2．81g／cm^3。结果表明：上述3个因素的合理调配能较好地满足各种不同使用条件对雾化铁粉松装密度的要求；将该方法使用于生产中来控制松装密度，不仅能提高生产效率、降低生产成本，而且为产品的稳定性提供了可能。     

射频等离子体制备球形铌粉

以不规则形状铌粉为原料,通过射频等离子体球化处理制备球形铌粉,并研究加料速率对粉末球化率的影响。采用扫描电镜、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:不同粒径的不规则形状铌粉,经等离子球化处理后均可得到表面光滑、分散性好、球化率可达100%的球形铌粉。球化处理后,粉末的粒度分布变窄。随加料速率的增加,铌粉的球化率降低。经射频等离子体处理后,铌粉的松装密度和流动性得到显著改善:松装密度由1.33 g/cm3提高到4.35 g/cm3,振实密度从1.95 g/cm3提高到5.61 g/cm3,粉末流动性提高到12.51 s/(50 g)。