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。

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53~180μm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。

等离子旋转电极雾化法制备高品质Ti-6.5Al-1.4Si-2Zr-0.5Mo-2Sn合金粉末

旨在制备高品质Ti-6.5Al-1.4Si-2Zr-0.5Mo-2Sn粉末,为后续粉末高温钛合金构件的制备奠定基础。首先采用真空自耗电弧熔炼(VAR)技术制备Ti-6.5Al-1.4Si-2Zr-0.5Mo-2Sn合金铸锭,对铸锭进行化学成分检测,并分析其合金元素损耗、成分均匀性以及显微组织和物相组成。利用制得棒料,采用等离子旋转电极雾化法(PREP),选取不同转速制备得到钛合金粉末,将粉末筛分成不同粒度范围。研究了棒料转速与粉末理化性能间的关系。采用X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、金相显微镜(OM)分别分析了粉末的物相组成、形貌和微观组织。研究表明:通过独特的压制电极设计,可制得成分均匀、元素损耗小的钛合金铸锭,且各合金元素含量满足国标的要求。铸锭微观组织为层片状结构,基体中存在少量大小不均的Ti5Si3硅化物相。PREP法制得的钛合金粉末呈正态分布,且球形度好,无空心球和卫星球。随着转速增加,小颗粒粉末占比增加,大颗粒粉末占比大幅度降低。粉末颗粒以胞状组织为主,存在少量的枝晶。合金粉末主要由α′马氏体相组成。相比合金铸锭,粉末中各合金元素略有损耗,O元素质量分数小于0.1%,有利于制得高性能的粉末钛合金。

真空电子束旋转盘雾化法制备高温合金粉的工艺研究

70年代末我所建立了国内第一台电子旋转盘制粉炉。本文介绍利用该装置制取高温合金粉末的原理、过程和技术参数。通过电镜观察到粉末颗粒具有粗大树枝晶和等轴晶组织,枝晶的形貌、排列、尺寸随成分的不同而改变。

雾化法制备金属粉末及其研究进展

粉末冶金、注射成型和增材制造等先进制备技术,以其特有的少切削、无切削、节能、环保等优势,在各个行业得到广泛应用。金属粉末作为重要原料,其质量好坏直接影响着零部件的性能,金属粉末的制备技术已成为现代制造业的重要研究方向。本文总结了主流金属粉末的制备技术,包括水雾化法、气雾化法、等离子旋转电极雾化法和组合雾化法,主要介绍了其雾化原理、影响因素、优缺点及研究现状,并对雾化法制备金属粉末的未来发展方向进行了展望。

2种3D打印用雾化Ti-6Al-4V合金粉末的对比研究

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)2种技术制备出球形Ti-6Al-4V合金粉末,利用扫描电子显微镜(SEM)、同步辐射CT扫描-三维重建和脉冲炉-质谱仪联机仪器等分析手段对不同粒径的Ti-6Al-4V合金粉末的孔洞缺陷、氩气含量、硬度进行表征。结果表明,VIGA-CC粉末粒度分布宽,细粉收得率较高,粉末粒度分布在40~180μm之间;PREP粉末粒度分布较窄,主要集中在110~180μm之间。Ti-6Al-4V合金粉末内部的孔隙率、气体含量和孔尺寸随着粉末粒度的增大而增大,且相同粒径范围内VIGA-CC粉末的气孔率多于PREP粉末;随着粉末粒径的减小,粉末截面组织逐渐细化,硬度值逐渐升高,整体上VIGA-CC粉末的硬度值高于PREP粉末。

PREP工艺参数对GH3536高温合金粉末性能的影响

采用等离子旋转电极雾化法(Plasma Rotating Electrode Process,PREP)制备GH3536合金粉末,探究电极棒旋转速度和电流强度对粉末粒度及其物性能的影响。结果表明,粉末平均粒径随着旋转速度的提高而减小,当旋转速度为16000 r·min^(-1)时,粉末的D50粒径最小为27μm。在棒料转速一定时,随着主弧电流强度的增加,粉末的平均直径逐渐增大,当电流强度由1300 A提高至1500 A时,粉末D50粒度从33μm增加至42μm。此外,棒料旋转速度和主弧电流的增加能够改善GH3536粉末的流动性与松装密度。经过综合考虑,旋转速度14000 r·min^(-1)、电流1300 A、进给速度0.8 mm·s^(-1)工艺的参数组合最为适宜。

PREP法制备球形CuAl10Fe3铜合金粉末的性能表征

采用等离子旋转电极雾化技术制备球形CuAl10Fe3铜合金粉末,利用激光粒度分析仪、O&N分析仪、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪和纳米压痕仪对CuAl10Fe3铜合金粉末的粒径分布、氧氮含量、微观形貌、组织物相及纳米硬度和弹性模量特性进行表征。结果表明,CuAl10Fe3粉末的体积平均粒径(D 50)为74μm,松装密度、振实密度和流动性分别为4.45 g/cm^3、4.6 g/cm^3、16.3 s/50 g;其平均氧、氮含量分别为0.024%和0.004%,其中氧含量随CuAl10Fe3粉末粒度的减小而增大,氮含量则基本保持一致。XRD分析表明,CuAl10Fe3粉末主要由α相、马氏体β′相和少量的富铁K相组成。大粒径粉末的表面形貌为快速凝固形成的花瓣状胞状树枝晶。随着粉末粒度的减小,表面形貌由胞状树枝晶向平面晶转变,截面形貌则由大块胞晶向细条状晶转变,且小粒径颗粒截面组织明显细化,纳米硬度和弹性模量也增大。

激光3D打印TC4球形合金粉末的制备

采用真空旋转电极气雾化法（EIGA）制备激光3D打印用TC4钛合金球形粉末，利用SEM、XRD、EDS、激光粒度分析仪、霍尔流速计等分析方法对制得球形粉末的形成机制、表面微观组织、成分、相组成、粒度分布、流动性和松装密度等进行了研究，结果表明：在工艺参数为感应功率60kW，雾化气压6．0MPa条件下，EIGA法成功制备了激光3D打印用TC4钛合金球状粉末，粉末球形度达到98％以上，含氧量（质量分数）为0．09％；合金粉末中Ti、Al、V等元素分布均匀，粉末颗粒表面物相为密排六方α-Ti单相固溶体；制得的TC4粉末表面平整、光洁，粒度分布均匀，主要粒径在1—180μm之间，粉末流动性为24．1s／50g，松装密度为2．699g／cm^3，松装密度比为60．93％，符合激光3D打印用TC4钛合金粉末特征要求．

增材制造用球形金属粉末主要制备技术的研究进展

球形金属粉末作为金属增材制造的重要原材料,其特性对增材制造制件性能具有重要的影响。高效制备高品质球形金属粉末成为促进增材制造技术升级和产业化应用的重要发展方向。介绍了主要的球形金属粉末制备技术,包括气雾化法、等离子旋转电极雾化法和等离子雾化法,重点论述了技术原理和重要工艺参数对粉末特性的影响规律,并展望了3类技术的未来发展方向。

ui3D打印用钛及钛合金粉末制备工艺的研究现状

3D打印技术是目前研究较多的一种快速成型技术,钛及钛合金由于具有优异的物理、化学和力学性能,使其在多个领域广泛应用,钛及钛合金粉末是3D打印重要的原料。本文介绍了制备钛及钛合金粉末的方法,包括惰性气体雾化法、等离子旋转电极法和射频等离子体法,简单阐明了各种制备方法的原理、应用以及国内外的研究进展。

NiTi气雾化制粉工艺对选区激光熔化成型性、制件超弹性的影响

选区激光熔化成型具有外界温度感知能力的NiTi形状记忆合金是4D打印金属材料技术的基础研究,根据选区激光熔化技术对粉末性能的要求,研究NiTi形状记忆合金不同气雾化制粉工艺对选区激光熔化成型性及制件超弹性的影响规律具有重要意义。通过对比分析真空惰性气体雾化(VIGA)、电极感应熔炼气雾化(EIGA)制粉工艺对NiTi合金粉末杂质含量、流动性、球形度等性能的影响,发现VIGA制粉工艺由于采用坩埚熔炼,导致合金杂质元素增加、粉体性能恶化,粉末粒度分布偏向细粉侧,极易形成卫星粉,导致粉末流动性差,在打印过程中铺粉困难而难以成型,并且氧含量的增加导致打印过程中易发生球化、开裂等现象,使得VIGA工艺制备的NiTi合金粉末SLM成型性较差。而采用EIGA工艺制备的粉末粒度分布均匀、流动性好、氧含量低,满足选区激光熔化技术对NiTi合金粉末的特性要求。并对比分析两种工艺制备的粉末打印样品的表面形貌,成型了具有完全回复性能的超弹NiTi形状记忆合金样件。

球形钛粉制备技术的研究进展

对气雾化法(GA法)、等离子旋转电极法(PREP法)、射频等离子体球化法(RFP法)制备球形钛粉的基本原理及研究进展进行了介绍,并对这三种方法的优缺点进行了对此,最后指出我国球形钛粉制备技术与国外仍存在一定差距,现阶段应重视粉体基础理论研究,摸索粉体物理性质与工艺参数之间的规律,通过不断改进制粉设备、优化制粉工艺来提高球形钛粉的制备水平,获得综合性能优良的球形钛粉。

厚层3D多孔石墨化活性木源碳电极制备及电化学性能研究

通过简单的真空辅助催化法,首次一步实现对具有超大长径比的厚层3D多孔木源碳电极进行石墨化和活化的协同处理,首次完成厚层木源碳管壁打孔.该方法在增加木源碳电极材料的孔结构和比表面积的前提下,提高该电极材料的石墨化程度,从而,使其成为具有优异电化学性能的厚层双电层电极材料.经SEM、TEM以及Raman表征可知,该方法有效实现了催化剂溶液在基底孔道内壁的均匀附着,有效克服木材管道中管道内压对基底前处理和活化石墨化效果的影响.结合电化学测试得知,该厚层木源碳电极经过活化和石墨化协同处理后,样品的石墨化程度和倍率性能较CAWC(CO2活化电极)和WC(初始碳电极)得到显著提高,其中,ID/IG值依次为:0.9(AGWC),1.05(CAWC),1.17(WC).电流密度从0.5 A/g增大至5 A/g后,样品AGWC倍率性能较样品CAWC和WC的提高了近1.5倍和2倍.结果表明,该方法能够实现对具有超大长径比的厚层3D多孔结构的电极材料进行活化石墨化处理,具有一定的普适性,为厚层高密度石墨化活性碳电极的制备提供技术支持.

热喷涂用Inconel718粉末制备及涂层性能研究

利用扫描电镜、金相显微镜、霍尔流速计等手段对氩气雾化法(GA)和等离子旋转电极法(PREP)制备的粒度为45~90μm的Inconel718粉末性能表征,利用扫描电镜及显微硬度表征不同制备工艺下粉末对大气等离子弧喷涂(APS)涂层性能的影响。结果表明:两种雾化方法制备的Inconel718粉末与母合金成分近似,但PREP法制备的Inocnel718粉末气体元素增量较小;在粉末性能上,PREP法制备的Inconel718粉末球形度高,几乎无卫星粉,粉末组织成枝状晶;而GA法制备的Inconel718粉末组织为胞状晶,粉末空心粉较多,微观硬度小于PREP法制备同粒度粉末。对比两种方法制备的涂层,相同工艺条件下,PREP法粉末制备的涂层沉积率高于GA法粉末制备的涂层,并且PREP法粉末制备涂层空隙率低于GA法粉末制备的涂层。

热等静压对Ti-6Al-4V粉末冶金件组织和性能的影响

以Ti-6Al-4V合金棒材为原料,采用等离子旋转电极雾化法(PREP)制备出高品质球形钛粉,再通过热等静压近净成形工艺将粉末压制成块,并对Ti-6Al-4V合金块体的组织和性能进行研究。结果表明:Ti-6Al-4V合金粉末经热等静压后,组织主要由等轴α相+片条α相以及少量β相组成。升温升压速率较快时,粉末颗粒内部主要以片条状的α相为主,且同一束域内的α相彼此平行,规则排列成同一取向,颗粒边界处以等轴α相为主,其力学性能超过锻件;升温升压速率较慢时,冶金件组织发生明显粗化,力学性能介于锻件和铸件之间。

增材制造用球形钛合金粉等离子制备技术及发展前景分析

近年来金属材料作为3D打印耗材发展迅速,特别是钛合金、钴铬合金、不锈钢和铝合金等金属粉末材料大量应用于3D打印技术领域。球形钛合金粉是增材制造(3D打印)耗材最普遍的一种金属材料,文章系统介绍了球形钛合金粉等离子制备方法,包括等离子旋转电极法、等离子火炬雾化法及感应等离子球化法,对各种方法的技术现状进行了分析,并对未来增材制造用球形钛合金粉发展前景进行了展望。

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。

线圈匝数对EIGA制备TA15合金粉末性能的影响

采用电极感应熔炼气雾化法(EIGA)制备TA15合金粉末,研究感应线圈匝数对粉末的微观形貌、化学成分、粒径分布、流动性以及松装密度的影响。实验结果表明,随着线圈匝数的增加,粉末的球形度、表面质量逐渐变好,卫星粉的数量逐渐下降。粉末的平均粒径减小,细粉收得率上升,但粉末的流动性与松装密度随线圈匝数的增加变化不大。考虑经济成本以及综合物理性能,线圈匝数为3匝最为适宜。

VIGA法制备的M2052锰铜合金粉末及其SLM打印件的性能

采用真空感应熔炼气雾化法(VIGA)制备了M2052锰铜合金粉末,分析了M2052锰铜粉末的物性和显微组织;用选区激光熔化3D打印技术(SLM)制备锰铜试样,并分析热处理前后SLM成型的锰铜合金的组织与性能。结果表明,VIGA法能够有效地控制金属粉末形状,制备的15~53μm粒度区间的锰铜粉末收得率高,松装密度高,具有较好的球形度,有效满足SLM用金属粉末的要求。由SLM制备的锰铜打印件横纵向具有不同的微观组织,随熔池内部延伸逐渐变为胞状晶,沿焊接界面形成柱状晶,离熔池越远柱状晶越细。与铸态合金相比,SLM方法制备的锰铜合金具有明显的力学性能差异,SLM打印件的抗拉强度为611 MPa,规定塑性延伸强度为504 MPa,远远高于铸态母合金的454 MPa和172 MPa。其原因是打印件细晶强化效果明显,但微裂纹的存在对塑性不利。