等离子旋转电极雾化制粉设备国内研究现状

增材制造和粉末冶金技术的快速发展和应用对金属粉末的需求日益增加,和其他制粉工艺相比,等离子旋转电极雾化工艺制取的粉末品质具有明显优势,是增材制造和粉末冶金理想的成形原料。本文介绍了国内外等离子旋转电极雾化制粉技术的发展现状,对其中的关键技术进行了分析,并对等离子旋转电极雾化制粉技术的发展进行了展望。     

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。     

雾化制粉过程模拟仿真研究进展

球形金属粉末是重要的工业原材料,广泛应用于增材制造、热等静压、金属注射成形,喷涂等领域,其主要制备工艺包括常规气雾化法、电极感应熔炼气雾化法、等离子旋转电极法、等离子雾化法。制粉过程是十分复杂的物理化学过程,为了更深入地了解复杂的粉末制备过程、优化制粉工艺与装备,综述了近年来粉末制备过程相关的模拟仿真研究,并展望了未来雾化制粉过程模拟仿真研究的发展方向,以期为生产实践提供坚实的理论依据。     

镍基高温合金球形粉末制备发展现状

镍基高温合金球形粉末制备方法主要有等离子旋转电极制粉技术（PREP法）、真空感应熔化气雾化法(VIGA法)、离子雾化法（PA法）和电极感应气体雾化法（EIGA法）等。本文归纳了镍基高温合金球形粉末的发展现状,分别对球形粉末制备技术、粉末筛分和除杂、粉末相关设备及公司发展现状等进行介绍,分析了镍基高温合金球形粉末面临的问题并展望其前景,以期为制备高品质球形粉末提供参考。     

高性能球形金属粉末制备技术进展

本文基于增材制造工艺对金属粉末的应用需求,概述了几种国际上高性能球形金属粉末制备技术,包括真空感应气体雾化(VIGA)、电极感应气体雾化(EIGA)、等离子雾化(PA)、等离子球化(PS)和等离子旋转电极(PREP),对比了气雾化粉末和旋转电极粉末用于增材制造零部件显微组织和力学性能差异。重点论述了粉末制备技术的发展趋势,为粉末制备技术的选择和增材制造选材、用材提供参考。     

气雾化制备3D打印用金属球形粉的关键技术与发展趋势

本文在总结气雾化制备3D打印用金属球形粉的关键技术与发展趋势的基础上,重点阐明了决定粉末综合性能(形貌、粒度及产率等)的技术关键为雾化器结构、雾化介质和金属液特性,展望了等离子旋转电极雾化、等离子火炬雾化、无坩埚电极感应熔化雾化等制粉方法将会成为3D打印用金属球形粉制备的主流方法。     

增材制造用钛合金粉末的制备现状

钛合金因其具有高的比强度、比刚度和良好的耐腐蚀性能,广泛应用于航空航天、汽车以及增材制造等领域。球形钛合金粉末是增材制造的核心原料,对3D打印产品的质量起着关键作用。目前增材制造用钛合金粉末的主要制备方法包括电极感应熔炼气雾化法(EIGA)、等离子旋转电极雾化法（PREP）和氢化脱氢—等离子球化联合法（HDH-PS）等,介绍这些制备方法的原理及研究现状,探究钛合金球形粉末制备技术的影响因素,进而展望增材制造用钛合金粉末技术未来的发展方向。     

球形钛合金粉末制备技术及增材制造应用研究进展

球形钛合金粉末是钛合金粉末冶金近净成形的重要原材料,适用于热等静压(HIP)、增材制造(AM)、冷喷涂(CS)等先进技术,但是长久以来球形钛合金粉末的高成本低产量的特点限制了其应用范围。本文详细介绍了4种商业工程化的球形钛合金粉末制备技术,分别是超高转速等离子旋转电极(SS-PREP)、气雾化(GA)、等离子体雾化(PA)、等离子球化(PS),并分析了4种工艺的异同及特点。SS-PREP、GA、PA、PS 4种球形钛合金粉末均可应用于增材制造技术,包括激光选区熔化(SLM)和电子束选区熔化(EBM)。最后总结了不同球形钛合金制备技术的增材制造应用前景。     

球形钛合金粉末制备技术及航空增材制造应用研究进展

钛合金具有高强轻质耐高温的特点,因而成为拥有巨大前景的航空结构材料。传统的机械制造工艺难度大、成本高,限制了钛合金的应用。增材制造(AM)作为新兴的先进制造技术,可以通过逐层加工的方式制造出具有较高三维精度的金属部件,从而实现钛合金的近净形加工。因此,首先介绍了球形钛合金粉末制备技术,其中包括等离子旋转电极雾化法（PREP)、电极感应气体雾化法（EIGA）、等离子体雾化（PA）和等离子球化技术（PS）等,对比4种球形钛合金粉末的制备技术和优缺点,以及在航空增材制造的应用,包括激光选区熔化（SLM）、电子束选区熔化（EBSM）和激光熔化沉积（LMD）等,总结了不同钛合金粉末制备技术在航空增材制造的应用特点和发展趋势,并指出钛合金增材制造未来发展的关键是低间隙钛粉的制备,增材制造设备高精度、高效率和大型化将是未来的发展趋势。     

TA7ELI粉末冶金材料力学性能与显微组织

以TA7 ELI钛合金棒为原料,用等离子旋转电极工艺制备出高品质钛合金球形粉末.采用热等静压成形工艺,将粉末压制成钛合金材料,并研究了材料的组织和力学性能.结果表明:等离子旋转电极工艺制备的钛合金球形粉末具有非常高的球形度和振实密度,粒度分布比较窄,非金属夹杂含量非常低;热等静压制备的低温钛合金达到全致密,其组织均匀细...     

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。     

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。     

Production of Extra Low Oxide Beryllium Powder by the Rotating Electrode Process

The Rotating Electrode Process (REP) is a method for producing high quality spherical metal powders. REP powder is made by melting the end of a cylindrical bar, which is rotated at high speed about its longitudinal axis, using an arc source for melting. As the end of the bar is melted, metal droplets are ejected by centrifugal force and solidify during flight through a helium atmosphere. The advantage of REP for producing powders of reactive metals is that molten metal is never in contact with other metals or refractories. This factor reduces the likelihood of contamination and makes possible the production of powder that is close to the input material in cleanliness and composition. The plasma rotating electrode process (PREP) is an extension of REP in which the tungsten cathode heat source is replaced by a plasma torch. Spherical Be powders can be produced using either REP or PREP, although extra low oxide powders having BeO contents less than 300 PPM are produced via PREP. Mechanical properties of low oxide PREP beryllium powder consolidated by hot isostatically pressing, while lower than those of commerical low oxide grades, still compare favorably. Yield strengths are in the range of 140 to 204 MPa (20 to 30 ksi) and tensile strengths 173 to 259 MPa (25 to 37 ksi) depending on HIP conditions. Microyield strength is between 34 and 40 MPa (5 to 6 ksi), which is exceptionally high considering the coarse grain si2e and low strength of the material.     

雾化法制备高品质钛合金粉末技术研究

研究了惰性气体雾化法和等离子旋转电极法两种雾化法制备工艺所得TA15钛合金粉末的化学成分、粒度分布、颗粒形貌及微观组织。结果表明,雾化法制备的粉末间隙元素增量低,而且颗粒球形度高,颗粒内部是细小的胞状显微组织;惰性气体雾化法制备的粉末细粉收得率较高,有较多的吸附颗粒,颗粒内部有气孔;等离子旋转电极法制备的粉末粒度分布范围窄,颗粒呈规则的球形,表面光亮、圆滑。     

3D打印用金属粉末的性能特征及研究进展

3D打印(增材制造)作为区别于传统去除型加工的新型制造技术,正以其简易的制造工艺、较低的生产成本和较短的研发周期,备受人们关注。目前,3D打印技术已经开始从研发阶段逐步向产业化发展,但是3D打印用金属粉末的成本及其性能成为制约该产业快速健康发展的瓶颈之一。3D打印用金属粉末需要满足高纯度、高球形度、细粒径和窄的粒径分布等要求。其制备方法主要有雾化法、等离子体法、旋转电极法、等离子熔丝法等。通过3D打印用金属粉末性能要求、制备方法、粉末性能对3D打印零件的成形效果影响等几个方面介绍国内外的一些研究进展,并提出目前3D打印用金属粉末制备所面临的问题。     

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。     

基于增材制造的硬质合金粉末研究现状

硬质合金是由难熔金属碳化物（WC,TiC,NbC等）和金属粘结相（如Fe,Ni和Co）组成,通过粉末混合、压制然后烧结而成。然而传统的粉末冶金成形方法模具成本高,难以形成复杂零件。相比之下,增材制造（3D打印）采用数字化叠层加工技术,能够实现快速精准的成形。研究与开发适于增材制造的硬质合金粉末是其中的关键一步,目前,增材制造的硬质合金粉末制备方法主要分为以下4类:机械合金化法、球形WC粉末表面包覆技术、喷雾干燥技术、等离子体球化技术,这4种方法在制备原理、成本和成形方法的灵活性上均有所不同。因此,综述了适用于增材制造成形的硬质合金粉末的4种制备方法,并对制备粉末的特性以及成形性能进行了对比,总结了粉末制备原理、各自的优缺点以及适用的增材制造成形工艺,希望可以推动增材制造成形硬质合金的研究发展。     

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。