气体雾化法制取NiPdCrBSi钎料粉末的工艺

介绍了用气雾水冷法制取NiPdCrBSi钎料粉末的实验装置及工艺过程。选用的是环缝式自由降落喷嘴,即雾化气体在离开喷嘴前作旋转运动,在聚焦点形成旋转气流．金属流毫无限制地从中间浇注口落到旋转气体的交点上,使金属流雾化破碎成粉末。选择合适的喷嘴工艺参数有助于提高雾化效率。通过实验确定了喷嘴的主要工艺参数：喷嘴雾化顶角为45°,喷嘴间隙0．12mm,金属流直径4mm。此外,还分析了雾化气体压力对雾化粉末粒度的影响,在其它条件不变的情况下,气体压力越高,其运动速度越大,生成粉末的粒度就越细小。     

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。     

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。     

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。     

响应面法优化空气喷嘴雾化流场的数值研究

为提高空气喷嘴的喷涂性能,采用计算流体力学对空气喷嘴与喷涂面之间的雾化流场进行数值模拟,并结合响应面法对喷嘴的结构参数与工况参数进行总体优化。首先搭建热线风速仪测速实验台验证数值计算模型的准确性,然后设计三因素的中心复合试验,建立以塑形气孔斜面倾角α、环形气孔压力p_1、塑形气孔压力p_2为设计变量,以喷涂面中心压力p_c为目标变量的响应面回归模型与数学优化模型,进而对喷嘴的结构参数与工况参数进行优化,求得喷嘴特征参数的最优组合。结果表明:利用响应面法对喷嘴特征参数进行优化设计可有效改善喷嘴的雾化流场,优化后的喷涂面中心压力降低了57.6%,有利于均匀喷涂;通过分析响应面图,可总结出各特征参数对喷涂性能的交互影响规律。     

Sumitomo Sitix公司的钛粉末

日本东京Sumitomo Sitix公司研制了一种新型气体雾化制粉设备。该设备的特点是:用一根细长的海绵钛棒通过感应圈缓慢下降,感应加热熔化的液体被来自喷嘴的氩或氦气雾化成粉。可以通过改变熔化金属的体积、雾化气的压力、流量、喷嘴的形状等参数来控制粉末的粒度。据称该法可以生产粒度小于45μm的粉末。由于熔化的金属不与     

一种新型的气体雾化制粉方法

在传统气体雾化的基础上, 提出了一种新型的气体雾化制粉方法, 即在雾化气流中添加NaCl粉末, 提高气流的冲击动量. 通过对6-6-3青铜, Al, Al-Si, Pb, Sn, Zn等多种材料进行的雾化实验结果表明, 该方法能够有效减小雾化粉末的粒度, 与传统气体雾化相比, 平均粒度可减小50%, 此外还可大幅提高细粉收得率, 且不会过多影响粉末的纯度.     

金属液流的气固两相流雾化破碎准则(英文)

介绍了一种自行发明的新的雾化方法。该方法是采用含有固体介质的高速气流即气固两相流对液体金属或合金进行雾化而制备粉末的一种方法,对比研究了同等条件下普通气体雾化与两相流雾化制备粉末的特征,研究了固体雾化过程中主要工艺参数对固体雾化粉末特征的影响规律。结果表明,两相流雾化制得粉末的平均粒度约为普通气体雾化所得粉末的二分之一,而且粒度分布更集中,粉末的冷却速度比普通气体雾化高一个数量级,粉末微观组织更细小;采用液体雾化破碎准则韦伯数以衡量雾化介质的破碎能力,得出两相流雾化介质的韦伯数为气体韦伯数和颗粒流韦伯数之和,建立了两相流雾化破碎的临界方程,并以此讨论了主要工艺规律。     

高速燃气喷涂枪用燃油雾化喷嘴结构参数优化

为开发出以航空煤油为燃料的新型高速燃气喷涂枪,需设计出高效的煤油雾化喷嘴.文中提出了一种双气流空气助力雾化喷嘴,并运用计算流体动力学（CFD）模拟技术计算了该喷嘴的气流场,分析了喷嘴主、辅气出口截面积比对雾化气流场分布的影响规律,发现主、辅气出口截面积比增大,气流的喷射锥角相应增大,最大速度减小.综合考虑喷射锥角和气流速度对雾化效果的影响,确定主、辅气出口截面积比在1.01~1.34范围内喷嘴雾化效果较好.利用高速摄像系统对优化喷嘴的喷雾形态进行了试验分析,发现拍摄到的喷雾形态和计算机模拟结果一致,具有良好的雾化效果.     

水冷双气道激光成形侧向送粉喷嘴特性研究

采用水冷双气道激光成形侧向送粉喷嘴研究出粉口离熔池工作高度、外部雾化气流对粉末利用率和熔池中心氧含量的影响,载粉气流量与熔池中心氧含量关系及外部雾化气流对熔池中心氧含量的影响,外部雾化气流对CH化合物包覆304不锈钢激光成形试样氧化夹渣与力学性能的影响。结果表明,随出粉口离熔池中心高度的增加,粉末利用率逐渐降低,氧含量逐渐增大;仅有载粉气流量1～12 L/min时,氧含量为3. 92%～5. 48%;当载粉气流量1～12 L/min、外部雾化气流1～5 L/min时,氧含量为1. 40%～2. 68%;激光成形试样内部夹渣明显减少且表面呈金属光泽,其抗拉强度、断后伸长率比单气道送粉喷嘴制备的试样分别提高7. 8%和23. 1%。     

微量润滑赋能雾化与供给系统关键技术研究进展

传统金属切削液会对环保、人体健康及制造成本产生负面影响,难以满足绿色制造的发展需求。微量润滑是一种介于浇注式和干式加工的润滑剂绿色供给技术,利用压缩空气将少量可降解的生物润滑剂雾化,形成微液滴,从而起到润滑和抗磨减摩的作用。然而,尚无相关研究针对雾化微液滴精准输运技术的规律进行总结,无法为微量润滑供给参数提供科学指导。为此,综述了微量润滑赋能雾化和供给系统关键技术的研究进展。揭示了微量润滑两相流气动雾化液滴粒径和雾化锥角随供给参数的演变规律,提出了静电雾化微量润滑赋能供给新方法,分析了静电赋能雾化性能调控机制和荷电流体渗透特性,阐述了超声赋能雾化液滴均一化机理和工艺参数优化策略。进一步分析了基于流体动力学模型的刀具/砂轮–工件界面流场分布规律,阐明了喷嘴结构对液滴输运的影响规律,为喷嘴位姿参数的选取提供了理论支撑。此外,论述了喷嘴位姿参数化调控装置的研究进展,解决了润滑介质参数化供给难题。最后,展望了微量润滑复合增效和智能供给关键技术,以期为微量润滑技术的工程应用提供理论支持和技术指导。     

改性平面流铸粉末化过程的数值模拟

在传统平面流铸技术的上,研究出一种新的粉末制取技术－－改性平面流铸粉末化技术。将改性平面流铸粉末化工艺过程分为平面液流的形成、平面液流的破碎和金属粉末的形成3个主要阶段,对这3个阶段建立了完整的数学模型,并对Sn60Pb40合金粉末化过程进行了数值计算。计算了平面液流形成过程动态熔潭中熔融金属液的温度场和流场,以及所得金属粉末的尺寸,计算结果与实验结果相吻合。考察了喷嘴几何尺寸、雾化气氛气体密度等主要工艺参数对改性平面流铸粉末化工艺的影响。     

基于FLUENT的射流管伺服阀前置级放大器流场的数值仿真

利用FLUENT软件对射流管伺服阀的前置级放大器的流场进行数值仿真,获得射流管放大器喷嘴在不同结构参数下的恢复压力和流量,并建立恢复压力和恢复流量的数学模型,为射流管伺服阀的设计及性能预测提供了参考依据。     

三通道激光熔覆同轴送粉喷嘴气体速度场试验

在激光熔覆过程中,三通道同轴送粉喷嘴是关键部件,它利用惰性气体将金属粉末稳定地输送到熔池,同时形成保护流场,隔绝周围的空气。喷嘴气体流场对粉末的汇聚和高温区域的保护具有显著的作用,直接影响粉末利用率、金属材料性能和零件的成形精度。为了研究喷嘴保护流场特性,文中采用粒子图像测速(PIV)技术结合数值模拟计算,对自研的三通道同轴送粉喷嘴气体速度场分布进行了试验和分析。结果表明,喷嘴中心、内环和外环三个通道出口的气流速度一致时,喷嘴所形成的流场较为稳定,没有涡流存在。因此,粉末的汇聚性及对溶池的保护效果好;当外通道气流速度大于内通道时,在工件表面上出现旋涡,流场呈不稳定状态;随喷嘴与工件表面距离增加,有效保护范围减小。     

液压支架缸体内壁面再制造粉流场影响规律分析

目的 开展液压支架缸体内壁面再制造粉流场规律分析,以提高液压支架缸体内壁面的修复效率,降低其修复成本.方法 采用激光沉积技术修复液压支架缸体内壁面时,侧向送粉粉流集聚性是影响液压支架缸体内壁面修复效率的重要因素.建立修复液压支架缸体内壁面的长悬伸激光沉积模型,基于DEM-CFD双向气固两相流耦合模型,在送粉喷嘴位姿不变...     

主气流温度对高压冷喷涂粉末速度和温度的影响

目的研究高压冷喷涂中,送粉气流在室温时主气流温度对冷喷涂粒子速度和温度的影响。方法利用计算流体力学软件FLUENT对冷喷涂流场进行数值模拟,分析不同送粉压差、不同喷管喉部直径的情况下,主气流温度对气体流场、粉末速度和温度的影响状况。结果送粉压差为0.1 MPa且喷管喉部直径为2 mm时,进入喷管的送粉气流流量占总气流流量的比值超过50%,此时提升主气流温度对冷喷涂粒子撞击速度和温度的提升幅度十分有限。在不改变送粉气流流量的情况下,增加喷管喉部直径可有效削弱送粉气流对粒子加速的不利影响。结论考虑送粉气流时,主气流温度对冷喷涂粉末沉积效果较弱,为了提高冷喷涂粉末沉积效率应保证顺利送粉的前提下尽可能地减小送粉气流流量,并且在设计喷管时应适当增加喷管喉部直径。     

Effects of spray conditions on coating formation by the kinetic spray process

The kinetic spray coating process involves impingement of a substrate by particles of various material types at high velocities. In the process, particles are injected into a supersonic gas stream and accelerated to high velocities. A coating forms when the particles become plastically deformed and bond to the substrate and to one another upon collision with the substrate. Coating formation by the kinetic spray process can be affected by a number of process parameters. In the current study, several spray variables were investigated through computational modeling and experiments. The examined variables include the temperature and pressure of the primary gas, the cross-sectional area of the nozzle throat, the nozzle standoff distance from a substrate, and the surface condition of nozzle interior and the powder gas flow. Experimental verification on the effects of these variables was performed primarily using relatively large-size aluminum particles (63–90 μm) as the feedstock material. It was observed that the coating formation is largely controlled by two fundamental variables of the sprayed particles: particle velocity and particle temperature. The effects of different spray conditions on coating formation by the kinetic spray process can be generally interpreted through their influences on particle velocity and/or particle temperature. Though it is limited to accelerate large particles to high velocities using compressed air or nitrogen as carrier gas, increasing particle temperature provides an additional means that can effectively enhance coating formation by the kinetic spray process.     

同轴送粉工艺参数对激光增材再制造喷嘴粉流流场的影响规律

激光增材再制造同轴送粉喷嘴粉流汇聚特性是影响零件成形质量和成形效率的重要因素,基于 DEM-CFD 耦合方法,开展三维同轴送粉喷嘴粉-气流场仿真分析,依据表征粉流汇聚特性的喷嘴中心轴向粉流分布浓度、焦点距离、 上焦点截面粉流分布浓度和单位距离粉流分布浓度等参数,设计单因素试验,在喷嘴结构不变的条件下,分析输粉气流速度、送粉速率和中心光路保护气速度对粉流分布的影响规律。 结果表明:输粉气流速度越大,焦点距离越小,轴向粉流分布浓度越小,上焦点截面粉流浓度分布直径越小,单位距离粉流分布浓度越大,粉流的集聚性越好;中心光路保护气速度对粉流焦点浓度影响较小,保护气速度越大,焦点距离越大,上焦点截面粉流浓度分布直径越小,单位距离粉流分布浓度增加,粉流的集聚性越好;送粉速率对焦点距离影响较小,送粉速率越大,喷嘴轴向粉流分布浓度越大,上焦点截面粉流浓度分布直径越大,单位距离粉流分布浓度出现先增大后减小的趋势。     

Optimization of aluminium powder production through a novel ultralow pressure gas-atomization method

A new gas-atomization method was developed to produce metallic powders at ultralow atomizing pressures. The working gas speeds up into a venturi nozzle and aspirates the molten metal resulting in a dynamic mix and breakup of the melt into fine metallic powder. Aluminium was atomized through the flow of carbon dioxide at various pressures and the produced powders were characterized in terms of surface and volume properties to assess their purity and industrial applicability. The current nozzle configuration allowed the production of Aluminium powder with average diameter of d₅₀=139 μm at an atomizing pressure as low as 0.5 bar. Aluminium powder production, Powder characterization, Venturi nozzle