氧化镧的加入对PREP制备钨粉末性能的影响

采用等离子旋转电极雾化技术（plasma rotating electrode processing,PREP）制备出纯W和W-La合金球形粉末,对比分析了两种类型粉末的化学成分、形貌、物理性能、缺陷和粒度分布。结果表明：PREP法制备的球形纯W粉末表面光滑、球形度高,小于106 μm粉末的收得率为70%。在棒料中加入La2O3后,大部分La2O3在PREP过程中挥发,残余的La2O3优先附着于液滴表面,降低了的液态金属钨的表面张力,将小于106μm粉末的收得率提升至90%;但是,表面张力的降低同时也导致W-La合金粉末表面出现少量缺陷。La2O3提高粉末收率的现象为研究提高PREP技术粉末收率提供了新思路。     

电极感应熔炼气雾化制备Ti-6Al-4V合金粉末的性能及其表征

采用国产自行研制的无坩埚电极感应熔炼气体雾化(EIGA)设备制备Ti-6Al-4V合金粉末,实验使用环孔型和环缝型两种气雾化喷嘴,改变雾化压力和熔炼功率,设计四组工艺参数,研究雾化工艺对粉末性能的影响规律。根据激光选区熔化(SLM)对粉末的要求,将筛分得到的粒径小于53 μm的粉末进行表征,采用MASTERSIZE 2000激光粒度分析仪分析不同雾化工艺制备粉末的粒度分布,采用欧奇奥500NanoXY+HR型粒度粒形分析仪对粉末的粒形进行量化表征分析。结果表明,采用环缝型喷嘴、5 MPa的雾化压力和25 kW的熔炼功率的工艺参数组合制备的粉末效果最佳,得到的粉末粒径较小且分布集中,粉末粒度呈近似正态分布,D10、D50和D90分别为19.4 μm、31.9 μm和51.5 μm;粉末的球形度较高,粉末圆度的平均值为90.6%,欧奇奥钝度的平均值为92.7%,超过80%的粉末赘生物指数为0,卫星粉较少。通过XRD、SEM、EDS能谱和氧氮仪等手段对粉末进一步分析,发现粉末内部组织为不同取向的针状α′马氏体,空心粉含量较少,粉末成分无损耗且氧含量较低。对该粉末进行ＳＬＭ成形,成形件致密度达到99.02%,表面粗糙度为4.98 μm,显微硬度为352.5 HV0.5。     

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。     

电渣重熔-等离子旋转电极雾化制备高品质316H奥氏体不锈钢粉末

首先采用电渣重熔法熔炼316H奥氏体不锈钢母合金,随后采用等离子旋转电极雾化(PREP)法制备了球形316H奥氏体不锈钢粉末.利用氧氮分析仪、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、霍尔流速计和激光粒度分布仪等研究了粉末的氧含量、形貌、相结构、流动性、松装密度、振实密度及粒度分布.结果表明:电渣重熔制备的316H奥氏体不锈钢母合金全氧含量为20×10-6,铸锭成分均匀;等离子旋转电极雾化法制备的316H奥氏体不锈钢粉末全氧含量为70×10-6,粉末粒度呈现双峰分布,细粉收得率高,粒径为15～150 μn的粉末占比近80％,粉末粒径分布范围广、球形度高、卫星粉少.粉末表面基本为胞状晶,截面为均匀的枝晶组织,为单一的γ-Fe相结构.制备态粉末的霍尔流速、松装密度和振实密度分别为14.83 s-50-1 g-1、4.725 g·cm-3和5.401 g·cm-3.粗粉和细粉质量分数各占一半时,粉末的霍尔流速为12.91 s·50-1g-1,小于初始粉末的霍尔流速,提高了粉末的流动性能.长时间的真空储存能降低粉末的带电性能,进而降低粉末颗粒之间排斥作用,可进一步提高粉末流动性.粗、细粉之比为7:3时,粉末的填充性能最好,填充率高达70.6％.     

VIGA和EIGA气雾化法制备增材制造用低合金钢粉末

分别采用真空感应熔炼惰性气体雾化(VIGA)和无坩埚电极感应熔化气体雾化(EIGA)两种气雾化方式制备增材制造用 12CrNi2 低合金钢粉末。 对比获得粉末的粒径分布、球形度、截面形貌及氧形态,结果表明:两种粉末球形度良好,VIGA 粉末有微量卫星粉存在;对 0~ 53 μm、53 ~ 180 μm 范围内粉末进行粒度分析,发现 EIGA 粉末中值粒径 d₅₀ 分别为 34. 8 和 127 μm,VIGA 粉末中值粒径 d₅₀ 分别为 40. 7 和 126. 3 μm。 通过 XPS 分析 Fe 2p 与氧元素的结合状态, 结果表明:对比 VIGA 粉末,EIGA 粉末表面氧化膜中金属态 Fe⁰ 的含量更高,氧化态 Fe²⁺和 Fe³⁺的含量更低。 此外,对比不同溅射时间下 Fe 2p 氧化态峰的状态,发现氧元素在 VIGA 粉末中渗透更深,并可能生成了氧化物,这一推测通过 XRD 相组织分析得到了验证。     

高压EIGA法制备Ti-6Al-4V合金粉末及其3D可打印性（英文）

采用电极感应熔炼气雾化(EIGA)设备制备Ti-6Al-4V合金粉末,研究高压(5.5～7.0 MPa)雾化压力对粉末特性和显微结构的影响,并分析激光打印(LMD)件的力学性能。结果表明:所制备的粉末粒径分布在1～400μm,随着雾化压力的增加,粉末的平均粒径逐渐减小。在气压6.0和6.5 MPa下制备的粒径分布在100～150μm范围内的粉末具有较好的流动性。粉末的氧含量随着压力的升高而增加,但均在0.06%～0.20%较低范围内。LMD制备的TC4试样主要由具有魏氏结构的α和β两相组成,其极限抗拉强度和屈服强度分别约为1100 MPa和1000 MPa。EIGA法制备的钛合金粉末具有良好的3D可打印性,LMD制备的TC4合金的力学性能超过铸造或锻造件的。     

电子束增材制造用TiAl预合金粉末表征

本文采用无坩埚电极感应气雾化法(EIGA)制备了Ti-48Al-2Cr-2Nb与Ti-47.5Al-6.8Nb-0.2W预合金粉末,并对粉末的特性进行了对比研究。结果表明,两种Ti Al预合金粉末具有良好的球形度,且粒度分布符合正态分布;粉末的气体含量较低,其中氧元素的含量保持一致,Ti-47.5Al-6.8Nb-0.2W预合金粉末中氮元素、氢元素含量较高;粉末的显微组织形貌表现为树枝晶状,XRD分析结果表明Ti-48Al-2Cr-2Nb预合金粉末的主要相为γ相,而Ti-47.5Al-6.8Nb-0.2W预合金粉末的主要相为α2相。     

等离子旋转电极雾化工艺制备FGH96合金粉末颗粒的组织

采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等多种手段对等离子旋转电极雾化工艺(PREP)制备的不同粒度FGH96合金粉末显微组织进行研究,结果表明:200～300μm的粉末颗粒凝固组织呈现典型的树枝晶特征,-50μm的粉末颗粒凝固组织呈现典型的胞状晶特征;粉末在快速凝固过程中会析出不同形貌的亚稳碳化物MC’,不同形貌的MC’碳化物化学组成和点阵常数具有一定的差异。     

粉末粒形对钡钨阴极多孔钨基体孔隙的影响

采用粉末注射成形工艺制备钡钨阴极多孔钨基体，定量表征钨粉的粉末粒度和粒形，重点研究粉末粒形对多孔钨基体孔隙特性的影响。通过对比粉末的球形度、形状因子、圆润度、粗糙度、赘生物指数和凹度等特征参数，发现球形钨粉比商品还原钨粉和窄粒度钨粉具有更好的球形度、表面光滑度以及分散度。当粉末粒度相差不多时，通过改善钨粉的颗粒形状，粉末分散度得到提高，SW粉末经注射成形得到的多孔钨基体(P_SW)的孔隙结构均匀性最佳，其平均孔隙度、平均开孔孔隙度、平均孔径和孔隙总容积分别为24.0%、23.9%、1.17μm、0.0206 mL/g。     

电极感应熔化氩气雾化中液滴尺寸影响因数及粉末特性的研究

本文对电极感应熔化气雾化(Electrode induction melting gas atomization,缩写EIGA)工艺制备的镍基高温合金粉末的物理特性,凝固组织以及内部元素分布进行研究分析；理论分析了EIGA制粉一次雾化过程中液滴尺寸的影响因数；根据对流换热原理计算了该工艺中不同尺寸粉末的冷却速率。结果表明：EIGA粉末以近球形为主,霍尔流速为(13.4s/50g),D90=121.5μm。粉末表面和内部凝固组织显示,随着粉末尺寸的增大组织均由微晶向胞状晶和树枝晶转变。同时颗粒表面组织之间的间隙不断加深,粉末光滑度下降。在雾化气压为4MPa条件下时,粉末尺寸与冷却速率的关系为：。粉末内部没有明显的成分偏析现象,但晶轴和晶间的元素分布略有差别。晶轴上Ni、Al、Co、C元素含量较晶间高,晶间的Ti、Mo、Cr、Nb元素含量更高。     

PRODUCTION METHODS AND APPLICATIONS FOR HIGH-QUALITY METAL POWDERS AND SPRAYFORMED PRODUCTS

Metal powders of superlative quality, i.e. high cleanliness, rapidly solidified and spherical shape, have seen an increasing demand in the market. The leading technology for the production of such powders is the inert gas atomization of metal alloy melts. To fulfill these requirements, the metal alloy is usually produced in a vacuum induction melting furnace (VIGA = vacuum induction melting/gas atomization) and poured by means of a preheated tundish system into a gas nozzle where the metal stream is disintegrated by a high kinetic energy inert gas jet. The produced micro-droplets solidify in a free fall inside the atomization tower. For special applications, super-clean and ceramic-free metal powders can be produced by using the EIGA (electrode induction melting/gas atomization) melting- and atomizing system.As an alternative to the metal powder route, the sprayforming technology allows to produce semi-finished products in one step. In this case, the metal droplets produced by the highenergy inert gas nozzle system are directly solidified on a substrate, allowing to form billets,rolls and tubes.     

基于Laval喷嘴的层流气雾化法工艺参数探索及粉末性能研究

基于Laval喷嘴的层流气雾化技术可以高效制备高性能金属粉末,但目前对这种技术的各项工艺参数及粉末性能尚未有系统性研究。本工作使用基于Laval喷嘴的层流气雾化制粉设备制备了AlSi10Mg合金粉末,同时使用传统分析方法和X射线计算机断层扫描技术分别研究了雾化气体压力以及导流管内径对粉末整体形貌、三维形貌、球形度、粒度分布、物理性能及内部缺陷的影响,并结合数值模拟进行机理性解释。结果表明,基于Laval喷嘴的层流气雾化技术制备的AlSi10Mg粉末性能较好,由于在较高的雾化气体压力和较窄的导流管内径条件下气液流量比更高,金属熔体更易发生破碎,故制备的粉末球形度更好,粒度分布较窄,细粉收得率可接近50%,不规则粉末及空心粉较少。     

采用动态图像分析技术对高温合金粉末形状定量表征

采用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）和动态图像分析（DIA）技术,选用8个形状参数对高温合金粉末形状进行了定性及定量表征。结果表明,Krumbein球形度（SPHT_K）,长宽比（AR）,紧凑度（Compct）和Krumbein圆润度（RDNS_C）对高温合金粉末形状具有显著的区分度,可以作为粉末形状表征的关键参数使用。此外,发现圆度（C）、球形度（SPHT）、SPHT_K三者之间的区分度依次增加,尤其是SPHT_K的区分度最高。通过对比8个形状表征参数的区分度差异,发现C、SPHT,凹凸度（Conv_A）和坚固性（Solid）的区分度并不显著。最终,将SPHT_K,AR,Compct和RDNS_C 4个参数组合用于定量表征高温合金粉末颗粒形状变化,为雾化参数的有效调整提供粉末形状的定量表征依据,促进增材制造和先进粉末冶金技术的研发。     

Temperature induced porosity in hot isostatically pressed gamma titanium aluminide alloy powders

In this study the occurrence of temperature induced porosity (TIP) in hot isostatically pressed (HIP) compacts of different gamma Titanium aluminide alloys was investigated. Two gamma Titanium aluminide alloys Ti-48.9at.%Al and an advanced Niobium containing alloy Ti-46at.%Al-9at.%Nb have been atomized by gas atomization and by centrifugal atomization in an inert gas atmosphere. The alloy powders were studied regarding porosity and the content of inert gas entrapped in the powder particles. Selected powder batches were hot isostatically pressed at 1280 °C and were investigated with respect to TIP evolution after a high temperature exposure to 1390 °C for short and long time periods. It was found that gas atomized Titanium aluminide alloy powders contain a certain amount of atomization gas, the concentration of which increases with the powder particle size. The amount of inert gas entrapped in centrifugally atomized powders is higher as compared to powders produced by gas atomization. The occurrence of TIP after high temperature annealing of the HIP’ ed compacts depends on the grain size, the processing medium (Argon or Helium), the amount of entrapped inert gas and the annealing time. Guidelines are presented for minimizing or prevention of TIP in γ-TiAl alloys processed by powder metallurgy.     

气雾化制备金属粉末的研究进展及展望

金属粉末作为增材制造的关键原材料,其品质很大程度上决定了产品最终质量.气雾化制粉技术所制备的粉末具有粒度细小、球形度高、氧含量低等优点,已成为增材制造高性能金属构件的主要原材料.本文综述了气雾化制粉技术的基本原理与特点,总结了近年来气雾化制粉用喷嘴结构类型、气体流场结构与仿真模拟、粉末质量调控及工艺参数控制等方面的研究...     

气雾化制备Pd-Ag-Cu粉末钎料的研究

研究了惰性气体雾化法制备Pd-Ag-Cu合金粉末。在喷嘴结构不变的情况下,改变过热度、雾化压力、导流管的内径,导流管伸出长度都会影响到Pd-Ag-Cu合金粉末的粒度与粉末收得率。通过调整各项工艺发参数研究发现,提高过热度和雾化压力,减小导流管内径有利于降低粉末粒度,导流管随着伸出长度的增加,粉末粒度先降低后增加。各项参数都有临界值,不能无限制增大或减小,综合调整才能达到最佳制粉效果。     

新型镍基粉末高温合金微量元素的相研究

对新型第3代粉末高温合金母合金、等离子体旋转电极法生产(PREP)粉末和热等静压态合金中的微量元素Hf,Zr和Ta的存在相进行了研究。结果表明:母合金中微量元素Hf,Zr和Ta主要以一次MC型碳化物存在,呈块状、条状和蝶状分布于枝晶间;原始粉末中碳化物大致可分为两类:一类为富Ti,Ta和Nb,另一类为含有Ta,Hf和Zr,两类碳化物均含有一定量非碳化物形成元素Co和Ni及弱碳化物形成元素Cr和Mo,以块状、粒状分布于枝晶间或胞晶间。另外,热等静压态分析表明,微量元素Hf,Ta和Zr主要以晶内和晶界MC型碳化物存在,说明微量元素Hf,Zr和Ta以MC型碳化物存在并具有一定遗传性的特点。与原始粉末相比,热等静压态γ′相和碳化物中的Ta量比较少。     

High pressure EIGA preparation and 3D printing capability of Ti—6Al—4V powder

Ti—6Al—4V alloy powder was processed by electrode induction melting gas atomization (EIGA) at high gas pressure (5.5–7.0 MPa). The effects of atomizing gas pressure on the powder characteristics and the microstructure, along with the mechanical properties of the as-fabricated block by laser melting deposition (LMD), were investigated. The results indicate that the diameters of powders are distributed in a wide range of sizes from 1 to 400 μm, and the median powder size (d₅₀) decreases with increasing gas pressure. The powders with a size fraction of 100–150 μm obtained at gas pressures of 6.0 and 6.5 MPa have better flowability. The oxygen content is consistent with the change trend of gas pressure within a low range of 0.06%–0.20%. Specimens fabricated by LMD are mainly composed of α+β grains with a fine lamellar Widmanstatten structures and have the ultimate tensile strength (UTS) and yield strength of approximately 1100 and 1000 MPa, respectively. Furthermore, the atomized powders have a favorable 3D printing capability, and the mechanical properties of Ti—6Al—4V alloys manufactured by LMD typically exceed those of their cast or wrought counterparts.     

气雾化参数对SLM用1720 MPa级马氏体时效钢粉末特性的影响

利用真空感应熔炼气雾化法制备1720 MPa级马氏体时效钢粉末,研究雾化压力、过热度、气体加热温度对粉末特性的影响。结果表明,当雾化压力较高、过热度较高、气体加热温度较高的情况下,金属粉末的细粉收得率较大,松装密度较高,流动性较好。最佳雾化参数为漏嘴孔径ϕ5 mm、雾化压力5.0 MPa、过热度245 K、雾化气体温度100 ℃。该工艺条件下的时效钢粉末球形度良好,粉末流动性为20.15 s/50 g,松装密度为4.23 g/cm。