球形钛及钛合金粉制备工艺研究现状

球形钛粉具有球形度高、流动性好、松装密度大、氧含量低等特点。介绍了球形钛粉的几种常见制备工艺的基本原理及目前的研究现状,包括:雾化法、等离子旋转电极法、等离子火炬雾化法和射频等离子球化法。雾化法是生产球形钛粉的主流生产方法,包括惰性气体雾化法和离心雾化法,其中惰性气体雾化法具有生产效率高、粒径分布宽、细粉回收率高等特点,是目前生产球形钛粉的主要方法;等离子旋转电极法生产出的粉末具有球形度高、流动性好,但细粉回收率低等特点;等离子火炬雾化法可以生产出球形度高、流动性好的粉末,但设备生产成本较高;射频等离子球化法生产出的粉末球形度高、流动性好,但产能较低。最后对比了几种工艺生产出的粉末特征,指出中国目前在球形钛粉制备工艺过程中存在的问题,对球形钛粉制备及发展方向进行了展望。     

陕西宝鸡市海宝特种金属材料有限公司

本公司运用等离子枪旋转电极法以及滴注法生产球形金属粉末（微珠粉末）。由于旋转电极法和滴注法不受熔化坩埚及其它污染，生产的球形粉末均为高洁净度的球形金属粉末，粉末形状为完美的球形。旋转电极法生产的特点：球形粉末粒度容易控制，粉末粒度分布组距窄，容易满足用户的特殊品质要求。粒度可控制在-10目至＋325目之间。     

陕西宝鸡市海宝特种金属材料有限公司

<正>本公司运用等离子枪旋转电极法以及滴注法生产球形金属粉末(微珠粉末)。由于旋转电极法和滴注法不受熔化坩埚及其它污染,生产的球形粉末均为高洁净度的球形金属粉末,粉末形状为球形。旋转电极法生产的特点:*球形粉末粒度容易控制,粉末粒度分布组距窄,容易满足用户的特殊品质要求。粒度可控制在-10目至+325目之间。*可生产各种不同类型金属球形粉末及不易脆裂非金属球形粉末。*旋转电极法不仅可以生产低熔点的金属合金粉末,而且可以制取难熔金属的球形粉末。*运用滴注法可生产细度为-10日至+1350目之间的难     

气雾化法制备FeSiCr合金软磁粉末及其形貌分析

本文采用真空高压惰性气体雾化法制备了Fe Si Cr合金软磁粉末,适合的雾化参数为雾化压力4.5 MPa,金属熔体温度为1500℃,导液管内径为5 mm,通过场发射扫描电镜对粉末的微观形貌进行了研究;结果表明,气雾化法制备的Fe Si Cr粉末颗粒大部分为近球形,且粉末的粒度分布比较均匀。     

不同方法制备的球形铸造碳化钨粉末的性能研究

球形铸造碳化钨粉末是一种新型的超耐磨陶瓷颗粒材料,对比研究了不同方法制备的球形铸造碳化钨粉末的化学成分、显微形貌、微观组织、相结构、显微硬度、流动性以及松装密度等特性。结果表明:相对等离子重熔球化法和感应重熔球化法而言,等离子旋转电极雾化法制备的球形铸造碳化钨的总碳含量与共晶碳含量理论值的偏差最小、游离碳和杂质含量最低;粉末颗粒内部更致密、共晶组织更细密、显微硬度最高。感应重熔球化方法制得的粉末流动性最好、松装密度最大。     

Ti?Al?8V?5Fe合金粉末的制备及性能

为制备3D打印用粉末原料,选用真空自耗电弧熔炼技术制备的无“β斑”Ti?1Al?8V?5Fe（Ti185）合金锭,经高温锻造成?100 mm棒材作为电极棒,采用等离子旋转电极雾化技术制备球形Ti185合金粉末,利用振动筛分法、扫描电子显微镜、X射线衍射分析等手段对粉末性能进行表征。结果表明:Ti185合金粉末粒度分布较宽,主要在44～150 μm之间,粉末的氧含量（质量分数）≤0.14%,粒度≤44 μm粉末的收得率为11.6%。粒度≤150 μm粉末的流动性为24.79 [s?(50 g)?1],松装密度为2.79 g?cm?3,振实密度为2.99 g?cm?3。等离子旋转电极雾化技术冷却速度快,所制备的Ti185合金粉末均为β相,粉末颗粒球形度较高,基本无卫星粉。此外,粒度≥124 μm的粉末表面为胞状枝晶组织,存在少量很浅的凸凹不平的微小缩孔,内部组织为快速凝固形成的胞状结构,晶界粗大明显,呈多点形核特征。随着粉末粒度的减小,冷却速度提高,粉末颗粒表面的胞状枝晶组织逐渐减少,粒度44 μm以下粉末颗粒的表面较光滑,内部组织形核点明显增多且呈现放射状生长趋势,组织明显细化。     

选区激光熔化成形用GH4169合金粉末的性能

采用真空熔炼-惰性气体雾化法制备了GH4169合金粉末,分析了粉末的粒度分布、颗粒形貌特征,利用选区激光熔化成形技术(SLM)制备了金相、拉伸试样,并分析了显微组织及力学性能。结果表明:气雾化法制备的GH4169合金粉末粒度呈正态分布,粒径主要在25～40μm之间,颗粒为球形或近球形,并且存在一部分"卫星球"粉末;SLM成形的GH4169合金试样退火前的平均屈服强度和抗拉强度分别为637 MPa,981 MPa,平均断后伸长率和收缩率为27.5%,50.0%,退火后屈服强度和抗拉强度增大,断后伸长率和断面收缩率有所减小,拉伸断口主要呈现韧性断裂特征。     

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。     

Si含量对超音速气雾化Al-Si合金粉末性能的影响

采用超音速气雾化法制备了Si质量分数分别为11%、22%、27%、50%的4种Al-Si合金粉末,研究了其粒度分布、表面形貌、微观组织、相组成以及粒度对粉末相含量的影响。结果表明,超音速气雾化Al-Si合金粉末粒度呈双峰分布,平均粒度D50约为57μm,粒度分布的几何标准偏差δ不大于1.38;粉末形貌呈球形或近球形,粉末表面有卫星球附着,Si含量的增加将导致粉末表面光洁度变差;粉末颗粒内部存在典型的3种凝固组织:枝晶状Al基体、Al-Si共晶组织以及初生Si组织;初生Si含量随着合金中Si含量的增加而增长,呈现由细颗粒到片状的生长规律;粉末粒度会影响相含量变化,Si质量分数大于11%时,粒径减小将导致共晶相增加。     

粉末特性对30CrMnSiNi2A钢组织和性能的影响

采用水雾化（water atomization,WA）、气雾化（gas atomization,GA）和等离子旋转电极雾化（plasma rotating electrode process,PREP）方式制备30CrMnSiNi2A钢粉,对比分析了不同雾化粉末的特征及其烧结体的组织与性能。结果表明:不同雾化粉末的形貌、粒度分布、氧含量及流动性等特征均存在一定差异,其中水雾化和气雾化粉末中存在空心粉和卫星粉,等离子旋转电极雾化粉末无内部缺陷,具有优异流动性,且氧含量最低。三种雾化粉末的烧结样品组织均为粒状贝氏体,但呈现出不同的原始颗粒边界形貌,随粉末氧含量的降低,原始颗粒边界处夹杂物尺寸减小,成分由富Al氧化物变为富Al、Si氧化物。相比于水雾化和气雾化粉末,等离子旋转电极雾化粉末的烧结样品拉伸性能最优,其拉伸强度和伸长率分别为1310 MPa和11.5%,这得益于良好的粉末质量和低的氧含量。     

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。     

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。     

航空航天用高品质3D打印金属粉末的研究与应用

作为金属3D打印的主要耗材,金属粉末对打印产品的质量有着至关重要的影响,航空航天、国防、医疗等领域精密复杂零件的3D打印对粉末性能,如粒度、形貌和纯净度等有着较高的要求。研究并介绍了航空航天领域3D打印用高品质镍基、钴基合金及钛合金等金属粉末的基本要求及主要制粉工艺;对两种常用的高质量金属粉末制备工艺真空感应熔炼氩气雾化法(VIGA)和等离子旋转电极法(PREP)进行了比较,指出VIGA法细粉收得率高,但存在空心粉和卫星粉;PREP粉球形度高、表面光洁、粉末粒度分布窄、流动性好、陶瓷夹杂少,在金属3D打印领域具有独特的优势。为进一步提高PREP粉的质量,应开发更新一代等离子旋转电极雾化制粉技术及装备,提高细粉收得率和生产效率。     

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。     

钼及钼合金粉末冶金技术研究现状与发展

系统总结了钼及钼合金粉末冶金技术的研究进展和工业应用现状。分别论述了钼粉末冶金理论、超细(纳米)钼粉、大粒度(和高流动性)钼粉、高纯钼粉、新型钼成型技术、新型钼烧结技术、钼粉末冶金过程数值模拟技术等7个研究方向的技术原理、技术特点、设备结构和工业应用现状,并分析其发展前景。     

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。     

等离子体熔化离心雾化喷涂粒子的特性

研制了一种基于离心雾化原理的内孔热喷涂设备，简要介绍了该设备的工作原理和粒子的雾化过程。对试验收集的雾化粒子进行了观察与统计分析，用扫描电镜观察了雾化粒子的表面形貌，并统计分析了消耗电极在不同转速下的粒子粒度及其分布。结果表明，雾化粒子的球形度较好，粒度较均匀。还研究了消耗电极转速和直径的变化对粒子粒度以及粒度变化率的影响。分析表明：提高消耗电极的转速和直径会使粒子的粒度减小；但是，当电极转速和直径增大到一定程度后，继续增大这2个参数对粒子直径变化的影响将大大减小，说明存在一个最佳的消耗电极转速和直径范围，在此范围内设备稳定性和喷涂粒子直径都可以达到最佳。