射频等离子体球化GH4169粉末及其激光3D打印成型件的组织性能研究
发布时间：2020-12-20 19:10
与传统球形粉末制备方法相比,射频等离子体球化粉末技术具有能量密度高、气体电离程度高、等离子体焰炬温度高,无电极污染,反应气氛灵活可控等优点,可实现各类粉末的球化处理,制备高性能、高质量的粉末,尤其对难熔粉末的制备具有很大的优势。本文选用多次激光3D打印后废弃的GH4169粉末,其粉末存在较多的缺陷,为了提高GH4169粉末的循环利用,降低成本,对废弃的粉末进行二次改造。采用射频等离子体球化技术以粉制粉,利用单因素变量法研究射频等离子体球化过程中的送粉速率、载气流量、氢气流量对粉末球化效果的影响。分析球化前后粉末的形貌来优化射频等离子体工艺参数,保证球化制粉生产过程稳定。结果表明:优化射频等离子体球化粉末的工艺参数,最优球化GH4169粉末的工艺参数为送粉速率为30g/min,载气流量为3L/min,氢气流量为20ml/min,中心气体流量为40L/min,护层气体流量为75L/min,功率为13kW,压力为82.68kPa,主要工作气体选择氩气,辅助工作气体选择氢气。对球化过程中产生的粉末表面纳米级颗粒进行清洗处理,进一步改善粉体特性。分析球化前后粉末的显微组织、化学成分、粉末特性。结...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
雾化制粉原理图
可将雾化分为气雾化、水雾化。图 1.1 雾化制粉原理图1.2.1.1 气雾化法利用惰性气体形成高速运动的气流，破碎液态金属为更细小的金属液滴并迅速冷却凝固成粉末的过程，称为气雾化法。其制备的金属粉末具有纯度高、粒度范围可控、球形度较高等优点，是激光 3D 打印所用金属粉末的主要生产方法，占雾化制备金属粉末的 40%左右[11]。但也存在一些瓶颈，在雾化破碎金属粉末过程中，惰性气体提供的能量低，球化效果较差，导致雾化效率较低，小颗粒粉末收得量较少，造成不同程度的缺陷粉末，金属粉末生产成本仍得不到控制。德国柏林的 Nanoval 公司[12]为了提高气体能量利用率、降低成本，对喷嘴结构进行了进一步设计，提出了层流雾化的技术。使惰性气体和金属液滴在喷嘴处呈现分层，金属液滴表面在剪切力和挤压力作用下使其直径不断缩小，在较高的冷却速率和温度梯度下，制备窄粒度分布、较细的粉末。但由于其雾化过程不稳定，制约了其大规模投入生产。北京有色金属研究院[13]对雾化制粉设备也进行了改进，制得的 316L 粉末粒度范围为 5-70 ，小颗粒粉末收得量增加。且调节雾化压力、金属溶液流量及溶液过热度，粉末粒径分布也发生变化。增加压力，粉末平均粒径减小，小颗粒粉末收得量增加，但当压力加到 5.5Mpa 后，粉末平均粒径并不随压力的改变而改变。增加金属溶液流量或者降低金属溶液的过热度，粉末平均粒径增大，细颗粒粉末收得量减小。李勇等[14]和欧阳鸿武等[13]研究了铜粉的制备过程
1.3 物质的四种状态与温度和比焓的函数关系的示意图等离子体根据广泛的标准进行分类。其中一个最简单天然或人造等离子体。其主要区别在于等离子电和北极光等自然现象的结果，还是电弧和不形成等离子体。其中一种分类如图 1.4 所示密度（m-3）与电子温度（eV 或 K）关系图表
【参考文献】：
期刊论文
[1]感应耦合热等离子体制备球形WC金属陶瓷粉末[J]. 陈伦江,陈文波,刘川东,程昌明,童洪辉. 高电压技术. 2018(09)
[2]3D打印用金属粉末的制备研究[J]. 覃思思,余勇,曾归余,肖明清. 粉末冶金工业. 2016(05)
[3]中国雾化制粉技术现状简介[J]. 王建军. 粉末冶金工业. 2016(05)
[4]射频等离子体球化处理氢化钕铁硼粉末[J]. 毛瑞奇,郝俊杰,郭志猛,舒进锋,王建军. 粉末冶金材料科学与工程. 2016(03)
[5]射频等离子体制备球形粉末的数值模拟[J]. 王建军,郝俊杰,郭志猛,毛瑞奇. 中国科技论文. 2015(22)
[6]3D打印用特种粉体材料产业发展现状与趋势[J]. 袁建鹏. 新材料产业. 2013(12)
[7]射频等离子体制备球形Nd-Fe-B粉的研究（英文）[J]. 王玉明,郝俊杰,盛艳伟. 稀有金属材料与工程. 2013(09)
[8]增材制造(3D打印)技术发展[J]. 卢秉恒,李涤尘. 机械制造与自动化. 2013(04)
[9]射频等离子体制备球形钛粉[J]. 盛艳伟,郭志猛,郝俊杰,邵慧萍,王述超. 稀有金属材料与工程. 2013(06)
[10]金属零件激光增材制造技术的发展及应用[J]. 李怀学,巩水利,孙帆,黄柏颖. 航空制造技术. 2012(20)
博士论文
[1]微细球形TiAl基合金粉末的制备、表征及机理研究[D]. 佟健博.北京科技大学 2017
[2]射频等离子体制备球形粉末及数值模拟的研究[D]. 王建军.北京科技大学 2015
[3]一维金属/介质光子晶体的理论研究[D]. 徐晓创.复旦大学 2006
硕士论文
[1]射频热等离子体反应器模拟及优化[D]. 何家平.中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所) 2017
[2]GH4169金属粉末选区激光熔化成型工艺及性能研究[D]. 路超.兰州理工大学 2017
[3]感应耦合热等离子体球化钛粉的数值模拟与试验研究[D]. 郑华.华东交通大学 2016
[4]热处理对选区激光熔化成形Inconel718合金的组织和性能的影响[D]. 牛雯.北京工业大学 2016
[5]选区激光成形用IN718合金粉末特性及成形件组织结构的研究[D]. 孙骁.重庆大学 2014
本文编号：2928401
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
雾化制粉原理图
可将雾化分为气雾化、水雾化。图 1.1 雾化制粉原理图1.2.1.1 气雾化法利用惰性气体形成高速运动的气流，破碎液态金属为更细小的金属液滴并迅速冷却凝固成粉末的过程，称为气雾化法。其制备的金属粉末具有纯度高、粒度范围可控、球形度较高等优点，是激光 3D 打印所用金属粉末的主要生产方法，占雾化制备金属粉末的 40%左右[11]。但也存在一些瓶颈，在雾化破碎金属粉末过程中，惰性气体提供的能量低，球化效果较差，导致雾化效率较低，小颗粒粉末收得量较少，造成不同程度的缺陷粉末，金属粉末生产成本仍得不到控制。德国柏林的 Nanoval 公司[12]为了提高气体能量利用率、降低成本，对喷嘴结构进行了进一步设计，提出了层流雾化的技术。使惰性气体和金属液滴在喷嘴处呈现分层，金属液滴表面在剪切力和挤压力作用下使其直径不断缩小，在较高的冷却速率和温度梯度下，制备窄粒度分布、较细的粉末。但由于其雾化过程不稳定，制约了其大规模投入生产。北京有色金属研究院[13]对雾化制粉设备也进行了改进，制得的 316L 粉末粒度范围为 5-70 ，小颗粒粉末收得量增加。且调节雾化压力、金属溶液流量及溶液过热度，粉末粒径分布也发生变化。增加压力，粉末平均粒径减小，小颗粒粉末收得量增加，但当压力加到 5.5Mpa 后，粉末平均粒径并不随压力的改变而改变。增加金属溶液流量或者降低金属溶液的过热度，粉末平均粒径增大，细颗粒粉末收得量减小。李勇等[14]和欧阳鸿武等[13]研究了铜粉的制备过程
1.3 物质的四种状态与温度和比焓的函数关系的示意图等离子体根据广泛的标准进行分类。其中一个最简单天然或人造等离子体。其主要区别在于等离子电和北极光等自然现象的结果，还是电弧和不形成等离子体。其中一种分类如图 1.4 所示密度（m-3）与电子温度（eV 或 K）关系图表
【参考文献】：
期刊论文
[1]感应耦合热等离子体制备球形WC金属陶瓷粉末[J]. 陈伦江,陈文波,刘川东,程昌明,童洪辉. 高电压技术. 2018(09)
[2]3D打印用金属粉末的制备研究[J]. 覃思思,余勇,曾归余,肖明清. 粉末冶金工业. 2016(05)
[3]中国雾化制粉技术现状简介[J]. 王建军. 粉末冶金工业. 2016(05)
[4]射频等离子体球化处理氢化钕铁硼粉末[J]. 毛瑞奇,郝俊杰,郭志猛,舒进锋,王建军. 粉末冶金材料科学与工程. 2016(03)
[5]射频等离子体制备球形粉末的数值模拟[J]. 王建军,郝俊杰,郭志猛,毛瑞奇. 中国科技论文. 2015(22)
[6]3D打印用特种粉体材料产业发展现状与趋势[J]. 袁建鹏. 新材料产业. 2013(12)
[7]射频等离子体制备球形Nd-Fe-B粉的研究（英文）[J]. 王玉明,郝俊杰,盛艳伟. 稀有金属材料与工程. 2013(09)
[8]增材制造(3D打印)技术发展[J]. 卢秉恒,李涤尘. 机械制造与自动化. 2013(04)
[9]射频等离子体制备球形钛粉[J]. 盛艳伟,郭志猛,郝俊杰,邵慧萍,王述超. 稀有金属材料与工程. 2013(06)
[10]金属零件激光增材制造技术的发展及应用[J]. 李怀学,巩水利,孙帆,黄柏颖. 航空制造技术. 2012(20)
博士论文
[1]微细球形TiAl基合金粉末的制备、表征及机理研究[D]. 佟健博.北京科技大学 2017
[2]射频等离子体制备球形粉末及数值模拟的研究[D]. 王建军.北京科技大学 2015
[3]一维金属/介质光子晶体的理论研究[D]. 徐晓创.复旦大学 2006
硕士论文
[1]射频热等离子体反应器模拟及优化[D]. 何家平.中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所) 2017
[2]GH4169金属粉末选区激光熔化成型工艺及性能研究[D]. 路超.兰州理工大学 2017
[3]感应耦合热等离子体球化钛粉的数值模拟与试验研究[D]. 郑华.华东交通大学 2016
[4]热处理对选区激光熔化成形Inconel718合金的组织和性能的影响[D]. 牛雯.北京工业大学 2016
[5]选区激光成形用IN718合金粉末特性及成形件组织结构的研究[D]. 孙骁.重庆大学 2014
本文编号：2928401
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