3D打印粉末生产用等离子旋转电极雾化制粉机

等离子旋转电极雾化制粉机是一种高品质金属粉末生产装备,近年来金属3D打印等技术发展迅速,金属粉末的质量受到了更加广泛的重视。本文介绍了一种新型制粉机,采用电极棒立式高速旋转、等离子枪低速轴向进给定距补偿的机构运动控制技术实现了大直径棒料的高速旋转自耗制粉,提高了细粉收率。采用大功率高能束、宽幅域等离子枪系统,实现了大直径和难熔金属棒料端面的熔化。该设备的应用推广将加快金属3D打印粉末的国产化进程,对促进我国增材制造产业的健康发展具有重要意义。

等离子旋转电极雾化制粉高速旋转驱动机构的设计与分析

现有的等离子旋转电极雾化制粉高速旋转驱动机构存在随转速的提高振动明显增加从而制约转速、浪费贵重原材料等问题。针对上述驱动机构的不足,提出一种母材驱动机构,该机构利用中空电机转子通过静摩擦力带动中心加工有锥孔的圆柱体胀套旋转,进而带动穿装进胀套的锥柄旋转,锥柄通过螺钉和定位销与制粉母材连接,从而带动母材旋转进行制粉。通过对胀套和锥柄的受力分析及强度分析,验证了机构的运行状况及有效性。为保证等离子旋转电极雾化制粉安全平稳运行,并且一定程度上在提高母材旋转速度方面提供了一种新思路。

面向球形金属粉末制备的电弧熔融等离子体雾化装置的设计

金属增材制造用高性能球形金属粉末的主流制备方法是雾化法,其中等离子体雾化法所制备粉末的性能相对更加优异,但其出粉速率较低。针对这一难题,将等离子体雾化法和丝材电弧喷涂技术结合,开发出了一套新型的电弧熔融等离子体雾化装置,旨在保留等离子体雾化法优势的基础上,提高出粉速率。之后开展了等离子体炬发生器性能测试实验,以及304不锈钢和纯钛丝材的雾化实验。实验结果表明,电弧熔融等离子体雾化法利用高温高速的等离子体炬对金属熔融液进行破碎,保证了粉末颗粒的过热度,使其有充分的球化和凝固时间。从粉末性能和出粉速率两方面对比分析了本技术和国外专利技术,证实了在粉末性能相同的前提下,本技术的出粉速率是国外专利技术的2~7倍。

等离子旋转电极雾化FGH95高温合金粉末颗粒凝固组织特征

对等离子旋转电极雾化(PREP)FGH95高温合金粉末颗粒凝固组织特征进行研究,并用数值分析方法计算了FGH95合金粉末凝固过程中冷却速率与粉末粒度之间的关系,结果表明:粉末颗粒表面凝固组织主要是树枝晶和胞状长大晶,随着粉末颗粒尺寸的减小,内部凝固组织由树枝晶为主逐渐转变为以胞状晶及微晶组织为主,冷却速率与粉末粒度之间的关系为T=2.267×109d-1.649,由此得出FGH95合金二次枝晶臂距与冷却速率之间的关系为S=36.2T-0.24.

等离子旋转电极雾化FGH95高温合金粉末的预热处理

在不同热处理制度下对等离子旋转电极雾化 (PREP)FGH95高温合金粉末颗粒进行预热处理 ,并对热处理粉末颗粒微观组织、碳化物析出相及γ′相的变化规律进行研究。结果表明 :随着预热处理温度升高 ,树枝晶组织逐渐消失 ,γ′相由圆形逐渐转变为方形 ,粉末颗粒中的MC′型亚稳碳化物发生分解和转变 ,析出稳定的MC ,M2 3C6及M6C型碳化物。M2 3 C6碳化物的析出温度为 95 0℃ ,M2 3 C6与M6C碳化物的相互转变温度为 10 0 0～ 10 5 0℃ ,M2 3 C6和M6C的溶解温度为 110 0℃。

等离子旋转电极雾化法制备增材制造用形状记忆TiNi粉末（英文）

利用等离子旋转电极雾化技术制备出增材制造用球形TiNi合金粉末。利用扫描电子显微镜、X射线衍射和差示扫描量热法等分析手段对不同粒径的TiNi合金粉末表面及内部的显微组织、相组成和马氏体相变温度进行表征。实验结果表明,随着TiNi合金粉末粒度的逐渐减小,粉末表面的组织结构明显细化,且晶粒逐渐减小。另外,所有粒径的粉末以B2-TiNi相为主,且粒径≥178μm的粗颗粒粉末还含有少量Ti_2Ni、Ni_3Ti二次相。粗颗粒粉末内部少量二次相是在冷却过程中TiNi的共析反应产生的。在制粉过程中,不同粒度TiNi粉末的冷却速率不同。不同的冷却速率致使TiNi粉末的马氏体相变温度和马氏体相变路径不同。特别地,TiNi粉末的相变温度随粉末粒径的减小而降低。

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。

等离子旋转电极雾化FGH95高温合金原始粉末颗粒中碳化物的研究

利用扫描电镜 (SEM)和透射电镜 (TEM)对等离子旋转电极雾化 (PREP) FGH95高温合金原始粉末颗粒中的碳化物进行研究 ,并分析了 PREP FGH95合金原始粉末颗粒中碳化物在凝固过程中的形成机理 ,结果表明 :粉末颗粒内部中存在 MC′型碳化物及微量 L aves相和 M3B2 相 ,MC′型碳化物形态有块状、条状、花朵状 ,草书状 ,粉末颗粒的冷却速率以及已凝固基体在枝晶间所产生的内应力 ,是导致粉末颗粒中 MC′型碳化物形态多样。

等离子旋转电极雾化熔滴的热量传输与凝固行为

建立了在等离子旋转电极雾化 (PREP)制取合金粉末的过程中雾化熔滴的轨道运动方程 ,讨论了雾化熔滴在凝固过程中的热量传输与凝固行为 ,并确定了定量计算换热系数所需的雾化熔滴初始速度。用数值求解方法计算了FGH95高温合金雾化熔滴在PREP过程中的速度及其在凝固过程中的温度、固相分数、冷却速率等凝固参数。结果表明 :在作者提出的工艺参数下 ,FGH95合金熔滴的冷却速率达 10 4 K/s量级以上 ,合金过热度对冷却速率的影响主要在全液态阶段 。

等离子旋转电极雾化熔滴凝固过程的数值计算

在Newton冷却模型的基础上,用数值求解方法计算了FGH95高温合金在等离子旋转电极雾化(PREP)过程中雾化熔滴的温度、固相分数、冷却速率等凝固参量随工艺参数的变化规律。结果表明:合金过热度对凝固参量的影响主要在全液态阶段,电极棒转速大小对熔滴凝固过程有一定影响,而雾化熔滴的冷却速率及固相分数等对氩氦气体的混合比例极为敏感。

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。

用等离子旋转电极雾化法制备TC4合金粉末的研究

用等离子旋转电极雾化法制备TC4合金粉末,利用金相显微镜和扫描电镜对粉末粒度及形貌进行分析观测;考察了料棒转速工艺参数对粉末粒度的影响,以及不同粉末粒径下氧、氮元素质量分数的变化,并对不同形貌的颗粒成因进行分析和探讨。结果表明,随着合金棒旋转速度增大,TC4球形粉末平均粒度出现减小趋势;粉末体的氧元素质量分数随着粒径减少而增大,而氮元素质量分数则没有显著变化;粉末的表观形貌由于制备时其尺寸大小和所处的位置不同而存在两种形态。

国内首台大型等离子旋转雾化制粉设备研制成功

人民网北京3月16日电，据国资委网站消息，机械科学研究总院郑州机械研究所承制的DXD50型等离子旋转雾化制粉设备日前已经通过生产考核，投入生产运营。该设备的各项参数指标均达到或超过了设计时的要求，生产的高温合金粉末含氧量更低，球形度更好。设备总重达二十多吨、占地70多平方米，高6米。

大型等离子旋转雾化制粉设备研制成功

机械科学研究总院郑州机械研究所承制的DXD-50型等离子旋转雾化制粉设备日前已经通过生产考核，投入生产运营。该设备的各项参数指标均达到或超过了设计时的要求，生产的高温合金粉末含氧量更低，球形度更好。

等离子旋转雾化制备航空用3D打印金属粉体材料研究

获得高品质、低成本的球形粉体材料是满足金属3D打印技术及制备高性能金属构件的关键环节。现阶段，快速凝固制粉工艺是制备金属3D打印粉体材料的核心技术之一[1,2]。快速凝固技术是将金属、合金熔体直接雾化制得球形粉末，或通过高压雾化介质（水或气体）的强烈冲击，或通过离心力使之破碎，高速冷却凝固实现的[3]。

超高转速等离子旋转电极制粉机设计推广

等离子旋转电极制粉机是一种高品质金属粉末生产装备,近几年随着金属3D打印等新兴技术的迅速发展,对细粒径、高纯金属粉末的需求越发迫切。介绍了一种超高转速制粉机的设计及功能,通过采用柔性连接技术提高了设备工作转速和细粉收率;采用惰性工作气氛闭环控制技术保证了制粉过程保护气氛的压力和纯度稳定,提高了粉体纯度。该设备的应用推广将对促进我国3D打印等新兴技术的研究和产业化有一定的参考价值。

超高转速等离子旋转电极制粉机制备镍基高温合金GH 4169粉末

使用超高转速等离子旋转电极制粉机制备了GH 4169镍基高温合金粉末,使用PREP法制得的粉末球形度高,少有卫星粉,粉末内部几乎没有孔洞,空心率低;球形粉末颗粒表面光滑洁净,表面组织由柱状枝晶及胞状组织组成。

等离子旋转电极雾化制备H13合金特种粉的特性表征

本文介绍了一种等离子旋转电极雾化法制备H13合金特种粉末的生产工艺,包括原料准备、雾化、粉末分级等工序,采用扫描电镜、粒度分析仪、氮硫仪、ICP、霍尔流速计和松装密度仪对粉末的形貌、粒度、成分、流动性和松装密度进行了测试,并与国内某公司采用气雾化方法生产的粉末做了比较。结果表明:等离子旋转电极雾化法生产的H13合金粉末表面质量优异,粉末球形度较高,表面光洁,几乎没有卫星粉、粘连粉和空心粉,表面形貌主要为细的枝晶组织,组织均匀;粉末物理性能优异,松装密度高,可达到4.6 g/cm^(3),流动性好,为12.8 s/50g;粉末粒度集中分布,特定尺寸的粉末收得率较高,但细粉的收得率不高,还需进一步优化工艺。气雾化方法制备的H13合金粉末表面质量较差,有较多的卫星粉、异形粉和粘连粉,表面缺陷较多;物理性能较差,流动性和松装密度均不及粉末产品要求。

等离子雾化进入商业化阶段

等离子雾化是为生产各种粒度范围的高纯度球状钛粉而发展起来的一种新型制粉工艺，经过几年的中间规模的试验后，这一工艺即将在加拿大蒙特利尔的ＰｙｒｏＧｅｎｅｓｉｓ公司投入商业化生产，该公司设计负责人ＳｅｒｇｅＧｒｅｎｉｅｒ博士概略地说明了这一工艺及其应用。

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。