小序

钛合金因具有优异的热塑性和可焊性，，，，，，，，成为激光增材制造主要原质料[1-4]。。。。。。。凭证激光增材制造工艺历程，，，，，，，，其原质料必需为粉末形态，，，，，，，，且粉末粒度需要小于45μm[5]。。。。。。。别的，，，，，，，，由于激光增材制造制件将保存原质料中的杂质元素（常见的杂质元素有氮、氧、氢等非金属元素），，，，，，，，杂质含量对激光增材制造制件的力学性能有倒运影响[6]，，，，，，，，因此原质料的杂质含量应较低。。。。。。。在现实操作历程中，，，，，，，，非球形的粉末保存流动性差、使用率低的问题，，，，，，，，易造成梗塞征象，，，，，，，，同时还影响制件性能[7]，，，，，，，，以是激光增材制造原质料钛合金粉末还需具有较高的球形度。。。。。。。

优质钛合金粉末是获得高性能激光增材制造制件的基础，，，，，，，，因而钛合金粉末制备工艺尤为主要[8-10]。。。。。。。目今钛合金粉末制备工艺主要有雾化法、氢化脱氢法和金属热还原法，，，，，，，，其中氢化脱氢法和金属热还原法制备的钛合金粉末保存粉末形状不纪律、杂质含量高等问题，，，，，，，，不适用于激光增材制造。。。。。。。雾化法因其制备的钛合金粉末具有粒度可控、球形度高、杂质含量低等优点，，，，，，，，成为目今主流的激光增材制造用钛合金粉末制备要领[11-12]。。。。。。。

雾化法是通过物理要领将熔融钛液疏散成金属小液滴，，，，，，，，在自身外貌张力的作用下，，，，，，，，金属小液滴逐渐球形化，，，，，，，，冷却凝固后形成金属粉末[13]。。。。。。。雾化法凭证钛合金雾化的能量泉源可分为气雾化法、等离子雾化法和离心雾化法。。。。。。。

1、 气雾化法

气雾化是使用高速气流的动能来雾化钛合金，，，，，，，，通过高速气流攻击熔融钛合金，，，，，，，，使熔融钛合金破碎并疏散成细小的钛合金小液滴，，，，，，，，冷凝后形成钛合金粉末[14]。。。。。。。气雾化法的工艺焦点是雾化喷嘴，，，，，，，，其决议制粉效率、影响制粉性能。。。。。。。雾化喷嘴凭证结构形式分为自由下降式喷嘴和限制型喷嘴两类，，，，，，，，如图1所示[15]。。。。。。。自由下降式喷嘴保存雾化效率低、耗能高的问题，，，，，，，，导致细粉收得率低，，，，，，，，细粉制备本钱高，，，，，，，，不可知足经济性要求。。。。。。。限制型喷嘴是对自由下降式喷嘴举行优化改良获得，，，，，，，，提高了雾化效率和粉末性能[16-18]，，，，，，，，但生产历程更易爆发粉末梗塞。。。。。。。

气雾化法制备的钛合金粉末具有球形度高、杂质含量低的特点，，，，，，，，粉末粒径漫衍在0～500μm之间，，，，，，，，漫衍规模较宽，，，，，，，，0～45μm细粉末比例约为35%[19]。。。。。。。气体攻击雾化导致气雾化法 相比其他雾化工艺空心粉（熔融钛合金金属液滴包裹攻击气体冷凝后形成的中空粉末）和卫星粉（粉末粒度差别的两个或多个粉末凝固在一起形成的卫星状粉末）的问题较重，，，，，，，，从而在雾化工艺制备的钛合金粉末中该工艺制备的钛合金粉末的杂质含量、球形度略差。。。。。。。常见的气雾化法包括惰性气体雾化法和电极感应熔化气雾化法。。。。。。。

惰性气体雾化法是在惰性气体气氛；；；；；は戮傩，，，，，，，，在经由预处置惩罚的坩埚内电弧加热熔化钛合金，，，，，，，，熔融钛合金通过导流管形成稳固的液流从喷嘴中雾化喷出，，，，，，，，冷凝后获得钛合金粉末 [20-21]。。。。。。。刘辛等人[22]通过该工艺制备出中值粒度为62.23μmTiAl3钛合金粉末，，，，，，，，粉末中球形和近球形粉末比例高，，，，，，，，球形度好。。。。。。。刘学晖[23]等通过该工艺制备了低氧含量、高收得率的TC4钛合金粉末。。。。。。。电极感应熔化气雾化法接纳电极感应线圈加热熔化合金棒材，，，，，，，，再使用高速惰性气体雾化破损钛液制备钛合金粉末[24]。。。。。。。该工艺具备了惰性气体雾化法的优点，，，，，，，，制备的粉末球形度高及表观质量好，，，，，，，，同时，，，，，，，，由接触式的坩埚电弧熔炼改为非接触式的电极感应熔炼，，，，，，，，进一步镌汰了杂质引入的危害[25]。。。。。。。但电极感应熔炼也保存局限性，，，，，，，，由于熔化爆发的钛液液滴不稳固，，，，，，，，造成限制型雾化喷嘴难以使用，，，，，，，，限制了喷嘴的选择，，，，，，，，从而影响了细粉收得率。。。。。。。

该工艺现在是激光增材制造球形钛合金粉末的主要制备方法[27-28]。。。。。。。郭快快[29]等使用电极感应熔化气雾化法制备研究TC4合金粉末后发明，，，，，，，，粉末形貌和粉末粒度受功率影响较大，，，，，，，，低熔炼功率时，，，，，，，，细粉比例低，，，，，，，，且泛起一定比例的棒形和哑铃状粉末颗粒，，，，，，，，当功率增大，，，，，，，，细粉比例显着增大，，，，，，，，不规则形状的粉末颗粒逐渐消逝。。。。。。。陆亮亮等[30]提出高频感应熔化金属丝气体雾化手艺，，，，，，，，通过优化雾化气体压力、熔体温度和送丝速率，，，，，，，，制备出平均粒径为41.8μm的钛合金粉末。。。。。。；；；；；拼盏萚31]通过对喷嘴的样式、雾化压力和熔炼功率举行研究调解，，，，，，，，制备出球形度高、卫星粉少的TC4钛合金粉末。。。。。。。

2 、等离子雾化法

等离子旋转电极法是将钛合金制成自耗电极置于高速旋转的旋转轴上，，，，，，，，在真空或者惰性气体；；；；；は，，，，，，，，通过等离子体加热熔化其端面形成金属液膜，，，，，，，，使用电极旋转离心雾化形成钛合金小液滴，，，，，，，，液滴在航行历程中冷凝形成钛合金粉末[32]。。。。。。。等离子热源相比感应加热或电弧加热拥有更高的温度，，，，，，，，不但有利于杂质的控制，，，，，，，，还让钛合金小液滴球化越发充分，，，，，，，，制备的钛合金粉末球形度更好。。。。。。。但该工艺目今还保存需要优化之处，，，，，，，，其制备的钛合金粉末的粉末粒度偏大，，，，，，，，细粉收得率低，，，，，，，，从而让该工艺在高端性能钛合金粉末制备领域无法推广使用 [33-34]。。。。。。。王琪[35]等接纳该工艺制备出了球形度高、外貌灼烁圆滑的TC15钛合金球形粉末，，，，，，，，粉末粒度在106~246μm之间，，，，，，，，细粉比例小。。。。。。。

等离子火炬雾化法是一种使用等离子热源雾化金属液滴制备球形粉末的要领，，，，，，，，借助高温的等离子体火炬加热钛丝，，，，，，，，熔化、蒸发成钛金属蒸汽，，，，，，，，在沉积历程中与冷却用的惰性气体 爆发热交流，，，，，，，，凝固获得近球形粉末[37]。。。。。。。该工艺原质料钛合金熔化、汽化历程同时举行，，，，，，，，提高了雾化效率。。。。。。。等离子热源的高温特征让粉末球形度提高。。。。。。。刘畅[38]等使用自主研发超音速等离子雾化工艺获得可应用于医疗、航空领域的钛合金粉末，，，，，，，，粉末粒度集中于50~61μm，，，，，，，，粉末圆润，，，，，，，，钛合金粉末纯度高。。。。。。。

3、 离心雾化法

离心雾化法是通过在惰性气体气氛中将熔融钛合金离心甩出，，，，，，，，破损成液滴，，，，，，，，冷却凝固获得球形粉末。。。。。。。离心雾化法制备的钛合金粉末的粉末粒度与离心转速亲近相关，，，，，，，，转速越高制备的钛合金粒度越细。。。。。。。由于现阶段工艺装备局限性，，，，，，，，该工艺无法获得理想的转速，，，，，，，，同时装备还易污染粉末，，，，，，，，使得制备的钛合金粉末不但粉末粒度较大，，，，，，，，杂质含量还略高，，，，，，，，使得该工艺推广受到限制，，，，，，，，但该工艺具有制备的粉末球形度高的优点。。。。。。。离心雾化法有旋转电极法和电子束旋转盘法两种工艺。。。。。。。

旋转电极法是将棒状钛合金制成自耗电极，，，，，，，，使用牢靠钨电极上引发的电弧爆发高温熔化电极的端面，，，，，，，，再借助电极旋转的离心力雾化液滴制备球形粉末[39]。。。。。。。该工艺制备的钛合金粉末直径受电弧强度、自耗电极转速影响极大，，，，，，，，电弧强度越大、自耗电极转速越快获得的钛合金粉末越细[40]。。。。。。。由于装备的掣肘，，，，，，，，目今装备的转速较低，，，，，，，，获得的粉末较粗。。。。。。。

电子束旋转盘法是接纳电极感应加热将合金质料熔化，，，，，，，，通过导流管将熔化的金属液匀称滴落到下方高速旋转的圆盘上，，，，，，，，使用转盘的离心力雾化液滴制备球形粉末。。。。。。。此要领在实验历程保存旋转圆盘易变形、粉末闭孔内夹杂气体多和坩埚漏嘴污染等诸多问题，，，，，，，，基本不接纳该工艺来制备钛合金粉末[41]。。。。。。。

4、 比照剖析

气雾化法制备的钛合金粉末杂质含量低、球形度优异，，，，，，，，其在雾化工艺中细粉收得率最高、本钱最经济，，，，，，，，是目今主要高性能钛合金粉末生产工艺。。。。。。。粉末杂质含量及球形度最佳的钛合金粉末雾化制备工艺是等离子雾化工艺，，，，，，，，但其由于本钱较高、细粉收得率较低，，，，，，，，限制了该工艺的普遍应用。。。。。。。离心雾化工艺由于工艺装备保存大宗问题，，，，，，，，且制备的钛合金粉末各项指标均不如等离子旋转电极法制备的钛合金粉末，，，，，，，，已被后者替换。。。。。。。雾化工艺对好比表1：

气雾化法中，，，，，，，，电极感应雾化法在限制型雾化喷嘴适用性方面保存手艺难点，，，，，，，，相比惰性气体雾化法需要更高的手艺能力支持。。。。。。。该工艺相比惰性气体雾化法优势在于杂质含量更低。。。。。。。

等离子雾化法中，，，，，，，，等离子旋转电极法与等离子火炬雾化法由于保存本钱高、细粉收得率低的问题导致应用不普遍。。。。。。。但它们制备的钛合金粉末都有具有杂质含量低、球形度高、粒度漫衍匀称等优点。。。。。。。细粉收得率方面两者相比，，，，，，，，等离子火炬雾化法在高等离子旋转电极法2倍以上，，，，，，，，但由于其制备的钛合金粉末粒度漫衍较广，，，，，，，，需要特殊举行粒度分级，，，，，，，，产品本钱提高，，，，，，，，导致其应用情形不如等离子旋转电极法[43]。。。。。。。

5、 展望

雾化法因其制备的钛合金不但粉末球形度高、杂质含量低，，，，，，，，且细粉收得率高，，，，，，，，使其在钛合金粉末制备工艺中脱颖而出，，，，，，，，成为海内外主流的钛合金粉末制备工艺。。。。。。。现在钛合金粉末 制备工艺中，，，，，，，，海内以气雾化工艺为主，，，，，，，，外洋以等离子雾化工艺为主。。。。。。。

气雾化法因其具有较高细粉收得率和工艺简朴等优势，，，，，，，，从而成为现阶段海内主要钛合金粉末制备工艺。。。。。。。通过工艺参数优化和雾化喷嘴手艺改良，，，，，，，，该工艺在制备的钛合金粉末品质及细粉收得率方面仍有提升空间，，，，，，，，但若想将品质提升到媲美等离子雾化工艺制备的钛合金粉末十分难题。。。。。。。

等离子雾化法相比其他钛合金粉末制备工艺，，，，，，，，其制备的钛合金粉末具有十分优异的粉末品质，，，，，，，，可是该工艺的细粉收得率较低，，，，，，，，造成细粉制备本钱极高，，，，，，，，限制了其推广。。。。。。。外洋对该工艺研究较深，，，，，，，，现在已经解决了该工艺细粉收得率较低的问题，，，，，，，，从而使得该工艺在外洋已经获得普遍应用。。。。。。。海内对该工艺的研究未抵达外洋的水平，，，，，，，，因此怎样提高工艺的细粉收得率降低细粉制备本钱将成为海内该工艺未来主要研究偏向。。。。。。。

参考文献

[1] 吴引江,梁永仁.钛粉末及其粉末冶金制品的生长现状[J].中国质料希望,2011,30(6):7.

[2] 马廷灿.钛金属市场远景及其新兴生产手艺[J].2009.

[3] 赵霄昊,王晨,潘霏霏,等.球形钛合金粉末制备手艺及增材制造应用研究希望[J].粉末冶金工业,2019,29(6):6.

[4] 尚青亮,刘捷,方树铭,等.金属钛粉的制备工艺[J].质料导报:纳米与新质料专辑,2013,27(1):4.

[5] 戴煜,李礼.金属基3D打印粉体质料制备手艺现状及生长趋势[J].新质料工业,2016(6):7.

[6] 张丽民,刘淑凤,马会娜,等.3D打印用金属粉末球形度剖析要领[J].理化磨练:物理分册,2021.

[7] 陈刚,刘耀宗,陈振华,等．固体雾化工却l新手艺新工艺,2003(1)

[8] 姚妮娜,彭雄厚.3D打印金属粉末的制备要领[J].四川有色金属,2013(4):4.

[9] 朱盼星,石生荷,杨剑,等.气体雾化手艺制备金属粉末研究综述[J].粉末冶金工业,2021,31(4):6.

[10] 王长军,刘雨,曹呈祥,等.增材制造用气雾化制粉工艺数值模拟及机理剖析[J].粉末冶金工业,2021,31(4):7.

[11] 梁荣,党新安,赵小娟,等.微细金属粉末雾化喷嘴的设计希望[J].有色金属,2008,60(1):5.

[12] 郑明月.气雾化法制备增材制造用钛合金粉末研究.北京科技大学,2019.

[13] 2019.DowsonAG.AtomizationPowderProduction[J].MPR,1999,54(1):15~17.

[14] 汤鑫,李爱红,李博.球形钛及钛合金粉制备工艺研究现状[J].粉末冶金工业,2018,28(2).

[15] 王博亚,卢林,吴文恒,等.气雾化制粉手艺研究希望[J].粉末冶金工业,2019(5):7.

[16] 郭士锐,姚建华,陈智君,等.喷嘴结构对气雾化激光熔覆专用合金粉末的影响[J].质料工程,2013(7):50-53.

[17] 徐金鑫,陈逾越,沈鹭宇,等.层流气体雾化制粉工艺粉末形貌及雾化机理[J].物理学报,2021,70(14):15.

[18] 董欢欢.激光3D打印用TC4合金粉末制备及其可打印性能研究[D].东北大学.

[19] 邹宇,廖先杰,赖奇,等.3D打印用球形钛粉制备手艺研究现状[J].中国质料希望,2019,38(11):9.

[20] 陈仕奇,黄伯云.金属粉末气体雾化制备手艺的研究现状与希望[J].粉末冶金质料科学与工程,2003(3):8.

[21] 曾光,白保良,张鹏,等.球形钛粉制备手艺的研究希望[J].钛工业希望,2015,32(1):5.

[22] 刘辛,骆接文,谢焕文,等.惰性气体雾化法制备TiAl_3粉末的特征[J].中国有色金属学报,2010,20(B10):4

[23] 刘学晖,徐广.惰性气体雾化法制取钛和钛合金粉末[J].粉末冶金工业,2000.

[24] 郭广浩.EIGA法钛粉制备感应熔炼数值模拟及实验研究[D].广东工业大学.

[25] 范亚卓,谢波,苗庆东,等.惰性气体感应熔炼制备高性能3D打印用球形钛合金粉[J].粉末冶金工业,2019(4):4.

[26] 陆亮亮.3D打印用球形钛粉气雾化制备手艺及机理研究[D].北京科技大学,2019.

[27] 魏敏、陈炳、梁璋等雾化压力对EIGA法制备激光3D打印TA15钛合金粉末破碎的影响[J].真空,2017:S0042207X17302403.

[28] 杨启云,吴文恒,张亮,等.EIGA雾化法制备3D打印用Ti6Al4V合金粉末[J].粉末冶金工业,2018,28(3):5.

[29] 郭快快,刘常升,陈岁元,等.功率对EIGA制备3D打印用TC4合金粉末特征的影响[J].质料科学与工艺,2017,25(1):7.

[30] 陆亮亮,刘雪峰,张少明,等.高频感应熔化金属丝气雾化制备球形钛粉[J].质料导报,2018,32(8):5.

[31] 黄传收.EIGA法制备Ti-6Al-4V粉末及其SLM组织与性能研究[D].华南理工大学,2019.

[32] 何承群,胡本芙,国为民,等.等离子体旋转自耗电极端部熔池中的流场剖析[J].金属学报,2000(02):187-190.

[33] 张晗亮,李增峰,张健,等.超细金属粉末的制备要领[J].中国质料希望,2006,25(5):9-12

[34] 王彦军,张鑫,张思源,等.增材制造用球形钛合金粉等离子制备手艺及生长远景剖析.

[35] 王琪,李圣刚,吕宏军,石刚,黄思原,史金靓.雾化法制备高品质钛合金粉末手艺研究[J].钛工业希望,2010,27(5):3.

[36] 吴文恒,王涛,范玎.增材制造用球形金属粉末主要制备手艺的研究希望[J].机械工程质料,2021,45(11):8.

[37] 闫世凯,胡鹏,袁方利,等.射频等离子体球化SiO2粉体的研究[J].质料工程,2006(2):5.

[38] 刘畅.钛合金粉体等离子雾化制备装备及工艺研究[D].沈阳工业大学,2019.

[39] 陈志贤,连双喜.旋转电极法制造FeAlNd合金粉末之磁性研究[C]//海峡两岸粉末冶金手艺钻研会.中国有色金属学会；；；；；中国金属学会；；；；；中国机械工程学会；；；；；中国粉末冶金协会；；；；；中国钢结构协会,2004.

[40] 陶宇,冯涤,张义文,等.PREP工艺参数对FGH95高温合金粉末特征的影响[J].钢铁研究学报,2003,15(5):5.

[41] 何杰、马士洲、张兴高、盖希强、陈厚和、张开创.增材制造用金属粉末制备手艺研究现状及展望[J].机械工程质料,2020,44(11):8.

[42] 唐超兰,张伟祥,陈志茹,等.3D打印用钛合金粉末制备手艺剖析[J].广东工业大学学报,2019,36(3):8.

[43] 戴煜,李礼.等离子火炬雾化制备金属3D打印专用钛合金粉体手艺剖析.新质料工业,2018,32(4):1267.

相关链接