导流管参数对真空紧耦合气雾化法制备Fe-Cr合金粉末的影响

采用真空紧耦合气雾化法制备Fe–Cr合金粉末,研究了导流管直径与导流管伸出长度对Fe–Cr合金粉末粒度分布、收得率、中位粒径(D_(50))的影响。结果表明,在其他工艺参数不变的情况下,当导流管直径从4.5 mm增大到6.0 mm时,Fe–Cr合金粉末累积粒度分布曲线右移,中位粒径增大,细粉收得率减小,粉末流动性减小,松装密度减小;当导流管伸出长度由2.0 mm增加到2.5 mm时,Fe–Cr合金粉末累积粒度分布曲线左移,中位粒径减小,细粉收得率增加,粉末流动性增加,松装密度升高。综上所述,雾化压力3.8 MPa,过热度250℃,导流管直径4.5 mm,导流管伸出长度2.5 mm,制备得到的Fe–Cr合金粉末综合性能最优。

熔炼气雾化制备钴基粉末钎料在GH4169合金钎焊中应用

采用真空感应熔炼结合气雾化的方法制备了钴基Co-Cr-Ni-Si-W合金粉末,该合金粉末球具有高形度高和良好的分散性,杂质元素含量低、熔化温度范围为1073℃~1113℃。将合金粉末与粘结剂混合制成CoCrNiSiW膏状钎料,并在GH4169高温合金上进行钎焊试验,研究了钎料在母材上的润湿性能,对比了不同粒度合金粉末的钎焊性能。结果表明,在钎焊温度1180℃、保温时间10 min条件下,CoCrNiSiW合金钎料可以在GH4169合金母材表面表现出良好的润温性。使用小于325目粉末钎焊的合金接头组织更均匀、气孔缺陷相对较少,因此接头强度更高,接头的抗剪强度为127 MPa,抗拉强度为369 MPa。

紧耦合气雾化拉瓦尔喷盘结构优化

采用计算流体动力学法模拟了紧耦合气雾化拉瓦尔喷盘气流喷射角(40°,50°,60°,70°,80°)、气流喷射宽度(15,20,25,30,35 mm)、导流管伸出长度(0.5,4.5,8.5 mm)对雾化室流场气流速度分布及其y轴上气流交汇点气流速度和导液管出口处静压的影响,得到了喷盘优化结构参数;采用优化结构喷盘制备18Ni300模具钢紧耦合气雾化粉末,测定了其性能。结果表明:随着气流喷射角增加,流场最大气流速度减小,气流交汇处气流速度和导液管出口处静压均增大;随着导流管伸出长度增加,流场最大气流速度先减小后增加,导液管出口处静压减小,气流交汇点气流速度未发生显著变化;随着气流喷射宽度增加,流场最大气流速度未产生显著变化,气流交汇点气流速度和导液管出口处静压均减小;根据模拟结果得到喷盘优化结构参数为气流喷射角60°、气流喷射宽度30 mm、导流管伸出长度4.5 mm,此条件下制得的18Ni300模具钢紧耦合气雾化粉末形状规则,尺寸小且均匀,细粉收得率最大,粉末流速和松装密度较大,综合性能最佳。

紧耦合气雾化喷嘴流场特性研究

雾化喷嘴作为紧耦合气雾化法制备金属粉末的核心部件,其导液管末端压力及滞留点处压力对雾化过程中金属熔液的顺利流出和破碎至关重要。当导液管末端为正压时,金属熔液无法顺利流出导液管,严重时会造成金属熔液的反喷现象;滞留点处压力越大,流出导液管的金属熔液所受到雾化气体的冲击力越大,其破碎效果越佳。本文通过数学建模、实验验证及数值模拟的方法研究了雾化压力、导液管伸长量及导液管锥顶角对其末端压力及滞留点处压力的影响。结果表明:随着雾化压力的增大,负压区域长度基本不变,而滞留点处压力增大;导液管伸长量的增加会使负压区域长度增加且滞留点处压力减小;随着导液管锥顶角的增大,其末端压力会从负压过渡成正压,从而导致雾化失败。

蒸馏-快冷法与气雾化法制备铅粉对比研究

本研究以铅含量大于0.99994的铅锭为试验原料,分别采用蒸馏-快冷法和气雾化法制备铅粉,研究两类方法对制备铅粉的影响,研究结果表明:蒸馏-快冷法由于采用高温减压蒸馏制备,能实现Fe、Cu、Sn、Ag、Al、Ni的有效除杂,制备的铅粉形貌无规则但粒度较小,1100℃下铅粉粒度呈正态分布,Dv(50)为4.89μm,但继续升高温度会加剧铅粉团聚;气雾化法对杂质金属无除杂效果,制备的铅粉粒度较大但形貌趋于球形,在炉温480℃、氮气雾化压力为4.0 MPa条件下获得的铅粉粒度呈正态分布,Dv(50)为26.1μm。

气雾化FeSi合金粉末制备及其磁粉芯磁性能研究

FeSi合金是一种性能优异的软磁材料,具有较高的饱和磁化强度,较低的磁损耗,较低的成本和磁芯设计灵活等特点,在开关电源、电动汽车以及光伏产业应用广泛。本文采用气雾化方法制取FeSi合金粉末,利用激光粒度分析仪、扫描电子显微镜(SEM)、电感耦合等离子发射光谱仪(ICP)、ONH-3000氮氧仪和金属粉末松装密度测定仪检测和分析粉末的粒度分布、形貌、物理化学性能。结果发现FeSi软磁合金粉末具有颗粒球形度高,松装密度高,氧含量低和粒度分布较均匀等特点。采用无机包覆的方式将FeSi软磁合金粉末制备成FeSi磁粉芯,通MATS-2010SD/K100软磁直流测量装置和MAZ513080SA/1M软磁材料动态测量装置研究了FeSi磁粉芯的磁性能以及磁损耗,结果显示,在5000A/m的磁场下,饱和磁化强度为0.6T;在50kHz下磁损耗达到110mW/cm^(3),具有良好的软磁性能。

长旋流腔敞口型离心喷嘴注气雾化特性试验

以水和煤油模拟液作为液体工质,氮气和氦气作为注入气体,采用可视化试验技术和激光多普勒测速仪试验研究了不同气体流量作用下的长旋流腔敞口型离心喷嘴的雾化特性,包括喷注液膜破碎形态、气液两相混合建压与雾化粒径。研究结果表明:随着气液质量流量比升高,破碎模式逐步由轮缘型破碎、多孔型破碎过渡到爆裂型破碎。雾化过程中在喷嘴出口处伴随间歇性的中心气流冲击,冲击长度随气体流量升高而增大,但冲击频率随气体流量呈非线性变化,在气体流量较高或较低时的冲击频率反而升高。注气显著提高了喷注压降和雾化均匀性,相同气体流量的条件下,氦气相较于氮气具有更快的建压速度和更高的建压值,但氦气作用下的两相混合建压时混合室内的压力波动更为剧烈;氦气吹除的雾化粒径普遍小于氮气,但过高的氦气注气流量易引起气流冲击,引起冲击间隔时间内的雾化分布不均。

电极感应熔炼气雾化法制备粉末冶金增材制造原材料金属粉末的研究综述

电极感应熔炼气雾化(Electrode induction melting gas atomization,EIGA)是一种制备超洁净无夹杂物金属粉末的先进制粉技术,由于其工艺过程中不使用耐火材料并且所制备粉体具有粒径小、球形度高、无夹杂物等特点,目前已成为大规模制备粉末冶金增材制造用超洁净金属粉末的重要方法。但国内对于EIGA技术引进较晚,对其工艺设计研究还未达到德国等先进国家的水平,因此,本文综述了自1991年德国ALD公司申请专利30年以来EIGA技术的发展及工艺研究现状,对EIGA技术的优点进行了汇总,归纳了EIGA技术的机理研究脉络与技术要点,并通过纵观气雾化制粉的发展历程对EIGA技术的未来发展做了展望,为粉末冶金和增材制造原材料粉末的制备提供了参考。

紧耦合气雾化制备热喷涂NiCrAlY合金粉

采用紧耦合气雾化技术制备热喷涂NiCrAlY合金粉末,对NiCrAlY合金粉末的物理性能、粒度分布、粉末形貌、微观结构和物相组成等进行了分析。结果表明,粉末以球形和近球形颗粒为主,85%粉末粒径小于150μm。粉末显微组织主要由树枝晶和胞状晶组成,粒径25~250μm的粉末凝固冷速大约在4000~67000 K·s^(-1)。粒径尺寸小于50μm的粉末内部结构致密,少量尺寸大于50μm的颗粒内部出现凝固缩孔和空心缺陷。粉末晶界和晶内存在Y、Si元素偏析,粉末物相结构主要由γ’-Ni_(3)Al、γ-Ni固溶体相组成。

气雾化法制备3D打印金属粉末的工艺研究进展

气雾化法制备的金属粉末粒径小,成分均匀,球形度高,流动性好,该方法已成为3D打印球形金属粉末的主要制备方法。然而,气雾化是一个多相流相互耦合作用的复杂过程,细微因素的改变可能导致粉末特性的改变,而粉末特性对3D打印件性能具有决定性的影响。综述了气雾化过程中金属液过热度、气液流量、雾化介质种类、雾化气体压力和温度、雾化器喷嘴构型和导液管几何结构等对粉末特性的影响规律,并对3D打印金属粉末材料及制备技术的发展方向进行了展望。

气雾化法制备净化除镉锌粉中关键条件对中粒度比的影响研究

本研究针对某企业硫酸锌溶液净化除镉工艺中对锌粉粒级占比的要求,以锌锭为试验原料,采用氮气雾化法制备锌粉,研究锌粉制备过程中锌液温度、喷嘴氮气压力、喷嘴齿距对锌粉粒度分级的影响,得出最佳条件:锌液温度为520~540℃、喷嘴氮气压力为0.4 MPa、喷嘴齿距为2.5 mm。按最佳条件制备的30~60目锌粉重量占比达70%以上,满足该企业要求。

炉渣成分对气雾化高速钢粉末材料中夹杂物的影响

试验采用电渣加热、电磁搅拌和中间包冶金等冶炼工艺,并结合国际第三代气雾化制粉技术制备高速钢粉末,主要研究了电渣加热过程中炉渣成分对高速钢粉末中夹杂物的数量、种类和尺寸的影响。试验结果表明,在一定范围内提高炉渣碱度,能够显著提升炉渣的脱硫能力并实现对夹杂物质量的有效控制,最终获得了洁净度较好的粉末材料。

气雾化制粉技术发展历程及展望

气雾化制粉具有环境污染小、粉末球形度高、氧含量低以及冷却速率大等优点。经过多年的不断创新和完善,气雾化制粉技术已发展为生产高性能金属及合金粉末的主要方法,成为支撑和推动新材料研究及新技术开发的先导因素。然而,气雾化制粉工艺本身是一个多相流相互耦合作用的复杂过程,人们对气雾化机理至今仍未能透彻认识;在大批量低成本制备均匀、微细粉末方面仍面临严峻的挑战。期待技术的改进,甚至雾化原理的突破。就此,本文简要回顾了气雾化制粉技术的发展历程,着重介绍了近年来的研究进展和技术创新成果,并对其发展前景进行了探讨和展望。

工艺条件对气雾化制备SnAgCu合金粉末特性的影响

采用紧耦合气雾化法制备SnAgCu无铅焊料合金粉末，研究雾化压力和熔体过热度对粉末粒径和形貌的影响。采用干筛筛分法对所制备的粉末进行分级，采用激光粒度分析仪和扫描电镜分别对粉末的粒径、形貌和微观组织进行表征。结果表明：当雾化压力为0．7MPa、熔体过热度为20-30℃时，制备的无铅焊料合金粉末中值粒径为40．10μm，颗粒表面光洁、球形度高；当过热度为20-30℃、雾化压力由0．7MPa增大至2．5～3．0MPa时，粉末中值粒径由40．10μm减小至32．22μm，颗粒表面缺陷明显增多：当雾化压力为0．7MPa、熔体过热度由30℃提高至50℃时，粉末粒径仅略微减小，但球形度明显降低；气雾化快速冷凝产生富Ag和Cu相，且富Ag和Cu相弥散分布在Sn基体内。

球形TC4粉末的气雾化制备、表征及间隙元素控制

利用水冷铜坩埚熔炼、高纯氩气雾化技术制备出高品质球形TC4合金粉末。将石墨导流管的内壁用Y_2O_3与无水乙醇配比的涂料进行涂覆,分析其对雾化粉末间隙元素的影响,总结气雾化粉末的间隙元素来源及控制建议,并对不同粒度粉末的显微组织进行表征。结果表明:石墨导流管内壁在无涂层的情况下,雾化粉末的碳含量较大;而导流管内壁的Y_2O_3涂层能有效降低碳对钛合金污染的风险;粉末间隙元素含量随着粒径的减小而增大;粒径较大粉末的表面为胞状晶组织,而小尺寸粉末表面光滑且无明显结晶组织;由于快速凝固的原因,粒径较大粉末的内部主要由α相胞晶和针状马氏体α′相组成,小粒径粉末的内部组织明显细化,全部为蜂窝状的胞状晶组织。

紧耦合气雾化制备Al基合金非晶粉末的研究

研究了紧耦合气雾化制粉过程中AlNiY合金熔滴的冷却行为以及非晶颗粒的形成机制。结果表明:(1)AlNiY合金非晶化的临界冷却速率大致为103K/s;(2)熔滴的冷却速率与直径成反比,当直径小于25μm时,熔滴达到临界冷却速率实现非晶化。当直径大于25μm时,熔滴无法获得非晶化临界冷却速率,只能发生形核结晶;(3)熔滴的非晶化还与雾化过程相关,由于熔滴破碎时的位置和温度不同,获得的冷却速率将不同,出现了相同直径(小于25μm)的颗粒存在非晶和结晶两种状态。

不同工艺对真空气雾化Ni粉粒度的影响研究

采用真空紧耦合气雾化生产Ni粉,考察了雾化压力、漏嘴内径以及出炉温度对粉末粒度的影响。结果表明,随着雾化压力和出炉温度的增加以及漏嘴内径的减小,雾化后粉末粒度减小,细粉出粉率增加;制备细粉的最佳工艺条件为雾化压力5 MPa、漏嘴内径4.5 mm、出炉温度1 600℃,此条件下生产的Ni粉主要为球形。

气雾化压力对3D打印用316L不锈钢粉末性能的影响

采用真空熔炼气雾化工艺制备3D打印用316L不锈钢粉末,通过调整雾化参数,研究了不同雾化压力对粉末化学成分、粒度分布、球形度、表面形貌、流动性及松装密度等特性的影响。结果表明:在保温温度(1560±20)℃、保温时间20 min、漏包温度(1050±30)℃、高纯氮气雾化及雾化压力3.0 MPa工艺参数下,制备得到的粉末性能可达到氧含量(质量分数)0.08%、中位径31.39μm、球形度0.75、流动性21.56 g/(50 s)及松装密度3.88 g/cm^3,基本满足不同金属3D打印技术对粉末材料性能的要求。

喷嘴结构对气雾化激光熔覆专用合金粉末的影响

针对气雾化制备激光熔覆专用粉末的问题,调整粉末材料配比,采用改进后的超音速气雾化喷嘴,对比原喷嘴进行气雾化制取激光熔覆专用镍基合金粉末的实验。结果表明,喷嘴是影响雾化粉末的重要因素。随着喷嘴结构的改进,粉末的平均粒度dm越小、体积四次矩平均径dVm和Sauter平均直径dVs越小,即颗粒越细。与此同时,粉末的流动性更好,松装比更大,粉末的有效雾化率高,符合激光熔覆的要求。

超音速气雾化中导液管突出长度对气体流场的影响

利用计算流体动力学Fluent软件模拟导液管突出长度对超音速气雾化喷嘴气体流场的影响以及对流场中心线上压强、速度和温度等的影响规律。结果表明:气流场中存在一系列膨胀波及压缩波,并随着导液管突出长度的增加,马赫碟的强度逐渐增加;随着突出长度逐渐变大,抽吸压力逐渐减小,成为负压;滞点和马赫碟的出现对气流速度和温度有较大的影响;导液管顶端径向分布的静压强存在一个压强梯度,并且随着导液管突出长度的增加而减小。