选区激光熔化成形用钽粉射频等离子体球化研究

以不规则状钠还原钽粉为原料,采用射频等离子体球化技术制备高纯致密球形钽粉,实现了还原钽粉的球化、致密化和纯化。研究了送粉速率、载气流量、反应室压力等工艺参数对钽粉球化率及粉体特性的影响,并探索了球化钽粉的选区激光熔化成形适用性。结果表明：不规则状钠还原钽粉,经射频等离子体球化处理后可得到表面光滑、内部致密、高纯低氧、球化率可达100%的球形钽粉。球化处理后,钽粉粒度分布变窄。钽粉的球化率随送粉速率的增大而降低,随载气流量的增加先升高后减小。弱负压更有利于获得较高球化率的钽粉。随着球化率的提高,钽粉的流动性能显著改善,松装密度与振实密度明显提高。当送粉速率为30g/min,载气流量为5.0slpm,反应室压力为12.0Psi时,球形钽粉霍尔流速提高到5.98s/50g,松装密度由3.503g/cm_³提高到9.463g/cm_³,振实密度由5.344g/cm_³提高到10.433g/cm_³,且氧含量由0.076%降低至0.0481%。另外,射频等离子体球化钽粉具有良好的选区激光熔化成形适用性,其试样致密度ρ≥99.5%,抗拉强度σ_b=693MPa,屈服强度σ_0.2=616MPa,延伸率δ=28.5%。     

单晶纳米钽粉的电弧等离子体法制备

采用电弧等离子体法成功制备了单晶态的纳米钽超微粒子，采用透射电子显微镜(TEM)、高分辨电子显微镜(HRTEM)对样品进行形貌、微观结构的观察和分析，发现它具有规则的表面，平均粒径大小在10am左右。并通过X射线衍射(XRD)分析其组成成分，发现在所制备的样品中除钽外还含有氧化钽(δ-TaO)，估计是由于纳米钽粒子被氧化所形成的产物。     

选区激光熔化成形射频等离子体球化钽粉的微观组织与力学性能研究

本文采用射频等离子体球化法制备的球形钽粉进行选区激光熔化(SLM)成形致密化研究。通过工艺参数优化,在扫描速度为650 mm/s和激光能量为240 W条件下,获得了完全致密的钽样件。由于原始粉末具有较高的流动性,激光成形钽样件表现出较好的成形性能和表面质量。微观组织表征结果显示,样件顶面和侧面分别呈现等轴晶和柱状晶。EBSD结果表明,在制造方向呈现<111>择优取向。最高显微硬度和抗拉强度分别达到296.2 Hv和697 MPa,致密样件的延伸率也显著提高到28.5%。     

粉床型电子束增材制造W-3.5Nb合金孔洞缺陷及其形成机制

采用粉床型电子束增材制造(SEBM)技术制备了W-3.5Nb合金,研究了电子束线能量密度对W-3.5Nb合金孔洞缺陷形成的影响规律,分析了不同类型孔洞缺陷的形成原因.结果 表明:随着电子束线能量密度的升高,缺陷含量降低,当线能量密度升高到1.44 J/mm时,缺陷的体积含量最低为0.01％,继续增大线能量密度,缺陷的体...     

增材制造钽及多孔钽的研究进展

金属钽是一种具有优异耐腐蚀性、生物相容性和介电性能的难熔金属材料,因而被广泛应用于高温技术、电子技术、耐腐工程、原子能以及医疗等行业。增材制造技术能够实现复杂钽金属零件的一体化成形,并且材料利用率高、可实现个性化定制。本文介绍了增材制造用球形金属钽粉的研究现状,评述了钽金属粉末及增材制造成形后的组织和性能研究及应用进展,分析了钽金属增材制造技术当前存在的一些问题,并对该技术的未来发展进行了展望。     

激光送粉增材制造光粉交互作用机制分析

激光同轴送粉增材制造过程中,粉末粒子和激光束发生能量交互作用的剧烈程度决定了粉末粒子进入熔池前存在的状态.借助背影增效瞬态影像捕捉方法及图像信息处理技术,从宏观和微观角度研究了激光辐照下粉末束流及粒子的变化特征.提取高亮状态粒子数量、亮区总面积和单个粒子亮区面积均值作为特征参量,综合表征工艺参数对该过程的影响规律.结果表明,通过主要工艺参数的合理匹配可以很好的实现对光粉相互作用过程的调控.激光能量密度越高,光粉作用时间越长,粉末粒子接受激光辐照的程度就越激烈,以熔融态进入熔池的可能性就越大.     

射频等离子体球化中钼粉颗粒加热过程的数值模拟

对射频等离子体球化中钼粉颗粒的加热过程进行研究可以为优化等离子体制备球形钼粉的工艺过程提供参考。采用了数值模拟的方法研究了线圈电流频率、粉枪位置及送粉速率等参数对钼粉颗粒在射频等离子体中的运动轨迹及加热过程的影响效应。结果表明:线圈电流频率较低时,等离子体炬轴线附近的温度更高,钼粉颗粒在等离子体中运动时能够达到的温度也更高;改变粉枪位置仅对粒径较小颗粒的运动和加热有较大的影响;降低送粉速率可以提高颗粒从等离子体中获得的能量,从而在一定程度上提升钼粉的球化率。     

电子束选区熔化成形高强钽的组织与性能

采用粉末床电子束选区熔化技术制备了高密度（99.93%）且无明显缺陷的块状钽样品,并对其微观结构、力学性能进行了研究。结果表明,沉积态的钽金属具有平行于生长方向的柱状晶结构。由于成形过程中的高冷却速率,在块状样品中观察到（001）织构和大量的小角度晶界。由于间隙元素氧和氮的固溶强化,电子束选区熔化成形的钽试样表现出了优异的室温屈服强度（613.55±2.57 MPa）和延伸率（30.55%±4.23%）。     

钽粉的低温掺氮及氮在钽中的分布

叙述了钽粉在镁还原脱氧后引入氮气对钽粉进行掺氮,在200℃以下0．1MPa以上,保温时间大于2h时,得到的钽粉粒子间含氮差别率在20％以下。用俄歇电子能谱仪对渗氮的钽表面进行元素分布研究,发现氮在钽中分布是不均匀的,对于每个粒子也是外表面氮浓度大于钽内部的氮浓度。     

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。     

钨粉注入对等离子温度的影响效应及球化实验研究

对前驱体粉体颗粒注入到等离子中的等离子温度变化情况进行研究可为粉体球化工艺优化提供参考。本文采用单一因素法研究了钨（W）粉注入前后不同功率及不同位置处等离子射流发射光强及温度的变化规律,并对粒度D50=20±5μm的W粉进行了球形化处理及性能表征。结果表明：W粉颗粒的注入使等离子发射光强、温度均下降;随着功率增加,对等离子温度的影响效应减弱;当P=56kW时,球化率与卫星率分别约为95%和21%,粉体的流动性及密度均明显改善。     

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。     

射频热等离子体球化氧化铝粉末的实验研究

采用射频热等离子体作为高温热源对氧化铝粉末进行球化处理实验研究。结果表明:当送粉量为35 g/min时,球化后的氧化铝粉末表面极光滑,而且颗粒与颗粒之间没有粘连,分散性好,球化率几乎达到了100%。进一步提高送粉量,球化率有所降低。采用X射线衍射仪分析球化前后氧化铝粉末的相变。结果显示:前驱粉末为弱结晶的γ-Al2O3经射频热等离子体球化后变转为结晶度较好的α-Al2O3和θ-Al2O3。     

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.     

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。     

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...     

射频等离子体球化系统参数对制备球形Al2O3的影响

以不规则Al2O3粉体为原料,采用TEKNA感应等离子体球化设备SY119-30kW制备微细球形Al2O3粉体,探究主要操作参数的影响,并研究了粉末的性能。结果表明等离子球化工艺制备的Al2O3粉体不仅表面光滑,而且球形度高,致密度高,流动性好。同时等离子体球化具有提纯的作用,球化后的粉体纯度都得到改善。 经XRD物相分析可知,分别采用Ar或者N2为鞘气都可以得到相同的物质组成,高温下N2并没有使得Al2O3氮化。不同的探针轴向位置对球化效果有较大的影响,必须保证针尖在等离子体中心位置。在反应腔体压力为负压的情况下,送分速率为65g/min时,粉体球化率可以达到100%,随着送分速率的增加,粉体球化率逐渐减小。反应腔室的压力对球化效果的影响也较大,其必须与载气流量保持协调。     

喷雾干燥结合等离子球化法制备NbMoTaWZr-HfC粉末的特性与组织演变研究

采用喷雾干燥+射频等离子体球化法制备NbMoTaWZr-HfC球形粉末,并对粉末的宏观特性、物相组成和微观组织形貌进行研究和分析。结果表明,制备的复合粉末形状为球形,粒度范围为13.31～32.11μm,D50=19.62μm。粉末球形度、流速和松装密度分别为0.98、0.198 s/g,7.20 g/cm³。球化后粉末由体心立方(bcc)固溶体+ZrO₂+HfC物相组成,其内部组织为枝晶和胞状晶混合组织。球化后粉末颗粒整体成分均匀,但在枝晶微区存在元素偏析,其中W、Mo、Ta等高熔点元素在枝晶臂富集,Nb、Zr等低熔点元素在枝晶间富集,而Hf元素分布均匀。     

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。