紧耦合气雾化技术制备选区激光熔化用18Ni300合金粉末的研究

发布时间：2021-11-28 11:03

　　基于紧耦合气雾化技术制备符合选区激光熔化用18Ni300合金粉末,重点研究了雾化压力对粉末粒度（中值粒径,D50）、粒度分布、球形度、氧含量、流动性和松装密度等特性的影响。结果表明:雾化压力对上述粉末特性影响显著,当雾化压力在3.5 MPa到4.5 MPa范围时,随着压力的提高,粉末粒度降低、表面形貌改善、流动性变好、松装密度增加。当雾化压力为4.5 MPa时,所制备的粉末综合特性最优,粉末粒度（D50）为34μm,球形度为0.77,氧含量为0.02%（质量分数）,流动性为17.4 [s·（50 g）^-1],松装密度为4.32 g·cm^-3,15～53μm粒径范围粉末收得率为38.1%,满足选区激光熔化技术对金属粉末性能的要求。 

【文章来源】：粉末冶金技术. 2020,38(03)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

不同雾化压力制备的粉末粒径累积分布

图2为不同工艺下18Ni300合金粉末显微形貌。由图可知，工艺1所制备的金属粉末大部分为球形，但颗粒粒度分布不均，有较多大粒径颗粒及近球形颗粒；在工艺2和工艺3中，所制备金属粉末的大粒径颗粒数目减小，颗粒粒度分布均匀，粉末球形度好，不规则颗粒与近球形颗粒少，但有一定的卫星球存在，其中工艺3制备粉末球形度最高；工艺4中18Ni300合金粉末粒度增大，卫星球数目增加，有不规则粉末。不同雾化工艺制备的18Ni300合金粉末球形度、流动性、松装密度如表4所示。由表可知，工艺1和工艺2制备的粉末球形度低、流动性差，松装密度较小；工艺3和工艺4流动性好、松装密度大，其中工艺3制备粉末球形度最高、流动性最好，松装密度最大。

对四种工艺制备的18Ni300合金粉末进行取样，分别选取等质量a、b两组样品，a组为53～180μm粉末，b组为15～53μm粉末，使用氧氮分析仪测量N元素与O元素含量（质量分数），检测结果如图3所示。将四种不同工艺、同种工艺不同粉末粒度的N、O含量与18Ni300棒料进行对比，发现随着雾化压力的增大，N、O含量增加，其中N含量增幅较大；此外，15～53μm粉末的N、O含量比53～180μm粉末要高。这是因为较高的雾化压力将金属熔体破碎为更细小的熔滴，冷却凝固得到的粉末更细密，比表面积更大，会吸附更多的游离N、O。四种雾化工艺制备的18Ni300合金粉末都能够满足选区激光熔化用金属粉末的低氧含量的要求。但使用氮气雾化制备18Ni300合金粉末，粉末中N含量将高于棒料，这将会对选区激光熔化制件的力学性能造成不利影响。可更换氩气作为雾化气体，减少N元素的引入，或通过真空脱气降低粉末的N含量。

【参考文献】：
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本文编号：3524306