大气等离子喷涂莫来石粉末及制备涂层的结构表征

喷雾造粒制备莫来石粉末,采用大气等离子设备对造粒粉末进行等离子球化和涂层制备.利用激光粒度分布仪对粉末粒度分布进行测试;扫描电镜和X射线衍射仪分别表征了粉末和涂层的相组成和微观形貌.结果表明:喷雾造粒和等离子球化后的莫来石粉末粒径为正态分布;造粒的莫来石粉末主要由晶态莫来石和SiO2相组成;等离子球化后,粉末中出现玻璃态非晶相;等离子球化过程中,较小粒径粉末表面基本上完全熔融,较大粒径粉末的表面为部分熔融;同时,制备的莫来石涂层具有良好的微观形貌和较高的显微硬度;涂层经热处理后,非晶相转变为晶态莫来石,并且有部分石英相析出.     

等离子球化钨粉的流态化分级研究

采用流态化分级新工艺可提高钨粉的粒度组成控制水平,克服钨粉等离子球化过程中粒度分布变宽对制品和材料的有害作用。将分级球化钨粉用于制备钡钨阴极和微型钨过滤器,明显改善了这些材料和制品的物理性能。流态化分级新工艺简便、经济、有效,具有实用和推广的巨大潜力。     

自蔓延法制备球形ZrB2-SiC复合等离子喷涂粉末

目的为提高ZrB_2-SiC复合等离子喷涂粉末的致密度。方法采用Zr-B_4C-Si体系,使用自蔓延高温合成(SHS)技术和感应等离子球化(IPS)技术制备了球形ZrB_2-SiC复合粉末,并对其相结构和微观形貌等进行了表征。结果采用SHS技术合成出的多孔ZrB_2-SiC复合陶瓷,其SiC质量分数为12.10%,由等轴颗粒构成,颗粒粒径均5μm。经IPS处理后,粉末松装密度由1.62 g/cm~3提高到1.88 g/cm~3,其中直径25μm的粉末为球形或椭球形,直径25μm的粉末则保留了球化前的不规则形状,但粉末轮廓变得平滑。粉末中SiC质量分数降低为6.64%(体积分数为11.89%),粉末表层SiC质量分数降低为5.63%,部分SiC颗粒重新分布在ZrB_2颗粒的间隙处,并且粉末中出现ZrB_2-SiC的共晶或伪共晶组织。结论使用SHS技术能够制备出两相分布相对均匀、颗粒细小的ZrB_2-SiC复合陶瓷,虽然其含有较多孔洞,但颗粒之间相互接触部位的结合比较紧密。IPS处理后,粒径25μm的ZrB_2-SiC复合粉末的致密度和球形度获得了显著提高,粉末中SiC在IPS过程中的部分分解导致其含量未能达到最佳范围。     

直流电弧热等离子体球化处理TA1粉末工艺研究

采用直流电弧热等离子体对不规则TA1粉末进行球化处理。利用金相显微镜、扫描电子显微镜、粒度粒形分析仪、霍尔流速计、斯科特容量计及氧氮分析仪等分析测试手段,研究球化工艺对粉末组织形貌、粒度分布、球形度、流动性、松装密度及氧含量的影响。结果表明,球化处理可将不规则形状TA1粉末球化为表面附着亚微米颗粒的实心球形;球形粉末内部组织由等轴状α相转变为长条状α相。球化处理使TA1粉末平均粒径和氧含量降低,球形度升高。原料粉末粒度越小、等离子体发生器功率越高,球化后粉末平均粒径越小,球形度越高;但会导致球化后粉末中亚微米颗粒含量增加、粉末流动性变差、松装密度降低;去除亚微米颗粒可以提高粉末流动性,并进一步降低氧含量。     

自由电弧法与等离子电弧法制备超细粉末对比研究

采用自由电弧法和等离子电弧法分别制备超细SnO2粉末,利用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDAX)测试手段对样品的物相、形貌、粒度等进行表征.结果发现:等离子电弧法制备出的粉末粒度较小,粒子均匀,大部分为球形,且杂质少;而自由电弧法制备的粉末粒度较大,且含有大量的C杂质.通过对粉末的形核长大机制进行分析讨论,发现温度、温度梯度、饱和度是形核长大的重要影响因素.等离子电弧法容易获得较高的温度及温度梯度,有助于粉末的形核长大,获得较高的形核率,易制得超细粉末.     

高能球磨与射频等离子体球化制备TiAl合金球形微粉

以雾化法制备的大粒度TiAl预合金粉末为原料,采用高能球磨与射频等离子体球化工艺制备出TiAl合金微细球形粉末,并研究了其粉末特性.结果表明,采用上述工艺制备的TiA1合金粉末球形率高;粒度可控,数均粒径可控制在10～60 μm范围内;粉末粒径分布窄,粒度分布均匀度指数约为0.63.粉末氧含量随粒度降低而逐渐增加,数均粒径为31.5 μm的合金粉末的氧含量约为2.44‰;数均粒径为15.6 μm的合金粉末的氧含量约为3.51‰.制备的球形TiAl合金粉末主要由a2相及少量的y相组成;粉末颗粒间成分均匀性良好,颗粒内部为均匀等轴晶组织,随着粉末粒度减小,晶粒组织趋于细化.     

感应等离子体球化法制备球形金属粉体材料的研究进展

原料粉体的质量已经成为制约金属3D打印发展的瓶颈因素。感应等离子体球化法制备所得的金属粉体材料具有球化率高、球形度高、杂质含量低和粒径可控等优点,是当前最有希望实现3D打印用高性能球形金属粉体大规模工业化生产的技术。本文阐述了感应等离子球化技术的工作原理、发展历程和技术特点,着重介绍了利用该技术制备钨、钼、钛等金属球形粉体的研究现状,在此基础上探讨了感应等离子球化技术函待解决的难点问题以及未来的发展趋势。     

等离子球化制备球形CaF2/BaF2共晶粉末*

探究了使用大气等离子喷涂设备制备适合热喷涂使用的球形CaF2/BaF2共晶粉末的可能性。68%BaF2、32%CaF2粉末(质量分数)经过1 100℃真空烧结后,形成致密的块状氟化物共晶。机械破碎后的氟化物共晶经过等离子焰流重熔后得到了球形的氟化物共晶。使用F14-1流动性和松装密度测定仪测量球化前后粉末的流动性和松装密度。采用扫描电子显微镜,XRD表征球化前后粉末的形貌和物相组成。结果表明:球化后的粉末呈现较好的球形,球化后粉末的流动性和松装密度较球化前也有较大的改善:球化后共晶粉末的流动时间为55.20s/50g,松装密度为1.89g/cm3;另外,球化后共晶粉末还表现出良好的高温润滑性能:含有10%CaF2/BaF2共晶(质量分数)的镍基涂层在600℃和800℃的平均摩擦因数都小于0.3。     

激光扫描法制备球形黄铜粉末

利用激光束扫描金属粉末过程中的球化效应,探索了将异形黄铜粉转化为球形粉末的可行途径,研究了激光功率、扫描速度对粉末颗粒球化过程的影响,并对粉末颗粒的熔化、熔滴铺展和收缩球化过程进行了理论分析。结果表明：粉末的球化、铺展和收缩过程非常短暂,分别在10^-5、10^-2和10^-4s以内完成,且粒度越细,历时越短。熔滴铺展与收缩的协调是成球的关键,理想的球化效果只有在激光工艺参数、粉末物性和球化环境相互协同的条件下才能实现,对于粒度小于50μm的异形黄铜粉,在激光功率为500W、扫描速度为30mm/s时转化为表面平滑、高球形度的黄铜粉。     

球形WC-Co喷涂粉末的制备

阐述了制备球形WC-Co喷涂粉末的一种方法。该方法的关键技术在于利用压力喷雾干燥的方式对原始粉末制粒,然后通过烧结、气流破碎和冷流分级等过程生产出成品,同时对球形WC-Co喷涂粉末的应用也做了简单介绍。     

射频等离子体制备球形钨粉的研究

通过射频等离子体球化处理工艺,以不规则形状钨粉为原料,制备了球形钨粉,并研究了加料速率和粉末粒度对粉末球化率的影响。采用扫描电子显微镜、X射线衍射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了测试和分析。结果表明：粒度在5.5~26.5 μm范围的不规则形状钨粉,经等离子球化处理后得到表面光滑、分散性好、球化率可达100%的球形钨粉。球化处理后,粉末的粒度略微增大。随加料速率的增加,钨粉的球化率降低。随着钨粉球化率的提高,粉末的松装密度和流动性得到显著改善。松装密度由6.80 g/cm3 提高到11.5 g/cm3,粉末流动性由14.12 s/50 g提高为6.95 s/50 g     

喷雾造粒预合金化W-Ni-Fe三元合金粉末及射频热等离子体致密球化研究

球形致密化的钨基（W-Ni-Fe）合金粉末对增材制造等粉末成形构件的强度等物理性能的提升具有重要意义。采用喷雾造粒和射频热等离子体高温致密球化处理的方式研究了W-Ni-Fe粉末经喷雾造粒后射频热等离子体处理对其合金粉末的形貌、孔隙等的作用效果。研究表明,经喷雾造粒后所形成的96W-2.5Ni-1.5Fe三元合金粉末显微组织结构疏松,内部中空洞较多且表面粗糙;射频热等离子体对喷雾造粒粉进行处理后其综合性能提高,球形粉表面孔洞及疏松现象有所缓解,但仍有部分颗粒表面与内部存在微孔,且致密球化后的W晶粒之间Ni、Fe相含有较高含量的W元素。     

Spheroidization of Nd-Fe-B Powders by RF Induction Plasma Processing

以不规则形的钕铁硼粉为原料,使用射频等离子体球化处理工艺,制备球形钕铁硼粉.研究了原料的加料速率和粉末粒度对粉末球化率的影响.通过扫描电子显微镜观察对比了等离子球化处理前后粉末及截面形貌,采用X射线衍射方法测试分析了球化过程中氧化物的生成.检测了球化前后粉末的松装密度及其粒度分布.结果表明:不规则形状的钕铁硼粉经等离子球化处理后其球化率可达到100％,松装密度由2.778 g/cm3提高到3.785 g/cm3,粉末流动性由43.3 s/50 g提高到27.5 s/50 g.该粉末适用于凝胶注膜成型及注射成型.     

等离子体球化处理和放电等离子烧结制备钡钨阴极多孔钨基体

采用等离子体球化处理和放电等离子烧结(SPS)相结合的方法制备了钡钨阴极多孔钨基体。研究了等离子体球化处理工艺参数对钨粉的球化率和性能的影响规律,以及SPS制备的多孔钨基体的微观组织和相应钡钨阴极的发射性能。结果表明:当喂粉速率和载气流量分别为2.4 g/min和4.0 L/min时,可得到球化率大于98%,且表面光滑、球形度高的球形钨粉;经球化处理后,钨粉的松装密度和流动性显著提高。与原料钨粉相比,采用球形钨粉制备得到的多孔钨基体的孔隙结构和分布均得到显著改善,且开孔率由18.3%提高至19.7%;相应的钡钨阴极在1050℃下的饱和脉冲发射电流密度由8.7 A/cm~2提高至11.2 A/cm~2。     

射频等离子体制备球形钛粉

以不规则形状的大颗粒TiH2粉末为原料,采用射频等离子球化处理技术制备出微细球形Ti粉。采用扫描电子显微镜、X射线衍射和激光粒度分析测试方法对粉末形貌、物相和粒度进行测试。结果表明:大颗粒的TiH2粉末的脱氢分解、爆碎和球化处理在等离子体中一步完成,得到微细球形粉末。其相组成主要为Ti和残余TiH相;球形粉末在1.3×10-4Pa真空条件下,经750℃、2h脱氢处理后得到单相球形Ti粉。颗粒平均粒径由原来的100~150μm减小至20~50μm,球化率可达到100%。随着加料速率的增加,粉末的球化率降低。采用射频等离子体处理TiH2粉是制备微细球形钛粉的一种新方法。     

射频等离子体球化钨粉的选区激光熔化成形研究

以不规则的钨粉为原材料,采用射频等离子体球化技术制备了球形钨粉,重点研究了选区激光熔化制造纯钨零件,系统研究了工艺参数(激光功率、扫描速度)对制备的纯钨样品致密化、显微组织、显微硬度和压缩性能的影响,从而反馈指导钨粉球化工艺参数的优化。结果表明：球化后钨粉形状规则且球化率高于98%,钨粉的振实密度和松装密度增大,流动性增强。同时球化后的钨粉具有良好的选区激光熔化适用性,打印样品件的致密度在84%-95.6%之间。研究发现,随 激光功率的增大,打印件的致密度、显微硬度和抗压强度呈先上升后下降的趋势,裂纹和孔洞减少。随着扫描速度的增大,打印件的致密度和硬度降低,裂纹增多。因此探究合适的打印参数对钨粉的选区激光熔化成形有着重要意义。     

Plasma alloying and spheroidization process and development

Elemental and blended refractory metal powders were processed using a plasma alloying and spheroidization (PAS) process. The powders were characterized to determine changes in chemistry and morphology after processing. Five refractory metal powders were evaluated during this investigation: (1) crystalline W, (2) spray dried Mo, (3) W-25 wt.% Re composite powder, (4) W-2 wt.% Re composite powder, and (5) Mo-40 wt.% Re composite powder. Benefits of the PAS process, such as a two-order of magnitude reduction in oxygen contamination, production of highly spherical powders for enhanced flow characteristics, and the ability to produce prealloyed powders were demonstrated. This paper was presented at the 2nd International Surface Engineering Congress sponsored by ASM International, on September 15–17, 2003, in Indianapolis, Indiana, and appears on pp. 441–47 of the Proceedings.