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。

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℃。

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。

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。

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。

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。

PREP设备雾化室直径与粉末熔滴冷却结晶匹配研究

本文首先阐述了等离子旋转电极法(PREP)金属粉末成型机理、PREP设备雾化室的研制现状,在此基础上,首先分析了金属粉末熔滴在雾化室惰性气体环境中的受力及其成型过程中雾化熔滴冷却结晶速度的影响因素,重点分析了不同电极棒料旋转速度、材质、直径以及不同惰性气体环境下雾化室直径大小的计算。

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法和AA法制取Inconel 718粉末对比分析

采用等离子旋转电极法和氩气雾化法制备2种Inconel718粉末,对比了2种粉末在粒度、形貌、夹杂和空心粉率等方面的异同。研究结果表明PREP法生产的15μm^53μm的粉末收得率与AA法相当;PREP法制备的粉末形貌为球形,无黏连粉;AA法制备粉末一部分为球形,存在大量非球形粉,且存在黏连粉;PREP法制备的粉末夹杂含量低,夹杂主要为Al2O3、CaO;AA法制备的粉末夹杂含量高,夹杂主要为Al2O3;PREP法制备的粉末内部致密,无颗粒内孔洞;AA法制备的粉末存在颗粒内孔洞。

高转速PREP法制备钛合金粉末工艺研究

采用高转速PREP法制备TC4钛合金粉末;并将其用于SLM成型。利用扫描电子显微镜、全自动粒度粒形分析仪及氧氮分析仪对粉末形貌、粒度粒形及氧氮含量进行测量;分析讨论制备工艺对粉末形貌、粒度、球形度、合金元素含量和收率的影响。利用金相显微镜、万能电子试验机研究SLM工艺及粉末性能对TC4钛合金组织性能的影响。结果表明,电极转速越高,粉末粒径越小、球形度及细粉收率越高;采用50000r·min^(-1)转速可制得形度96.8%、细粉收率14.3%的TC4钛合金粉末。TC4钛合金粉末具有龟裂表面和光滑表面两种形貌;粉末粒径越小表面越光滑、球形度越高、Al和V元素含量越高。采用SLM成型工艺制得的TC4钛合金的拉伸及屈服强度均可达1200MPa以上,弹性模量达到120GPa以上。

PREP法制备球形NiTi合金粉末的特性及显微组织

以NiTi合金棒材为原料,采用PREP法(plasma rotating electrode process,等离子旋转电极雾化法)制备球形镍钛(NiTi)合金粉末,粉末粒度主要分布在60~125μm之间。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)与差示扫描量热分析(DSC)等,对不同粒度的NiTi粉末显微组织进行表征。结果表明,粒径较大颗粒(≥178μm)的冷凝组织为胞状晶组织,小尺寸颗粒(≤40μm)表面光滑,无明显结晶组织;大尺寸颗粒主要以B2相为主,同时含有少量Ni_3Ti、NiTi_2二次相,随粉末粒度减小,二次相的生长受到抑制;不同粒径的NiTi合金粉末由于冷却速率不同最终导致相变点温度不同,粒度≥178μm的大颗粒粉末由于发生共析反应生成二次相,使得B2-NiTi相内Ni含量减少,最终导致该粉末的相变点温度高于粒度≤40μm粉末的相变点温度。

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。

等离子旋转电极雾化技术及粉末粒度控制研究现状

本文对等离子旋转电极雾化技术(PREP)制备金属球形粉末的基本原理及粉末特征进行了介绍。综述了现有的PREP技术分类、特点及设备现状。在介绍现有PREP技术的破碎机理和粉末形貌控制策略的基础上,分析了粉末粒度预测的重要性以及现有PREP粉末的粒度预测模型,分析了现有模型的不足,并对PREP技术研究的发展方向进行展望。

PREP法制备CoCrMoW合金粉末的特性及显微组织

采用等离子旋转电极雾化(PREP)法在30000 r/min的工艺参数下制备了钴铬合金粉末,对粉末的形貌、粒度、物相组成以及成分进行表征。结果表明:合金粉末以球形颗粒为主,存在少量异形颗粒,粒径主要分布在22~58μm,粒径d≥42.16μm的合金粉末表面为枝晶组织,而粒径d≤27.91μm的合金粉末表面则为部分光滑的微晶组织,粒径d在27.91~42.16μm的合金粉末表面同时具有胞状晶和枝晶组织。晶界间观察到难溶的W元素相,其起到钉扎作用并抑制晶粒的长大;粉末的组成物相为γ相、Co_(7)Mo_(6)相和Co_(3)W相;Cr原子自粉末芯部向表面扩散,产生表面偏析;原始铸态棒材组织中存在30~50μm的Co_(7)Mo_(6)、Co_(3)W相富集区,熔融半扩散状态下制备微米级粉末导致粉末的颗粒间Mo、W含量不同,CoCrMoW细粉的制备与随机分布,可改善快速成形工艺中高熔点元素偏析所产生的性能缺陷。

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。