金属粉末的组合雾化过程规律与3D打印成形性研究
发布时间：2020-12-31 18:32
3D打印技术被誉为“第三次工业革命”的核心技术,但3D打印用金属粉末的制备是制约其发展的瓶颈之一。传统的单一雾化制粉技术都存在不足之处。组合雾化法是将低压自由下落式气雾化和旋转盘离心雾化相结合的一种新型制粉方法,其制备的粉末球形度好、含氧量低、平均粒径小且粒度分布窄,符合3D打印对粉末特性的要求。本文对组合雾化过程规律进行了初步研究,旨在为3D打印用金属粉末提供一种新的制备方法。为了保证气雾化过程的顺利进行,组合雾化装置采用双层自由下落式雾化喷嘴。采用模拟实验的方法研究了气体流场特点。在导液管末端到旋转盘之间轴线上雾化气压有两个负压峰值和一个正压峰值。为了避免喷嘴堵塞现象,通过模拟实验的方法设置合适的主、辅雾化气压。通过理论和实验相结合的方式初步分析了组合雾化过程和分裂模式。在辅助雾化器和主雾化器之间,金属熔体基本上保持流柱状态。在主雾化器下端金属熔体流柱被破碎成熔滴,在旋转盘上重新聚合成一层流动的液膜。存在一个临界半径rc,当cr（27）r时,液膜呈紊流状态;当cr（29）r时,液膜呈层流状态。为了获得薄而稳定的流动液膜,可以根据临界半径设计旋转盘的大小。在本文实验条件下,液膜在旋转...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水雾化和气雾化原理示意图
a）垂直喷射 b）V 型喷射 c）环孔喷射 d）环缝喷射图 1-3 双流雾化几种典型的喷射方式[5]Fig.1-3 Several typical spray types of two-fluid atomizationa）气雾化气雾化是采用亚音速或超音速的气体作为雾化介质冲击金属流体，使其破碎分散为金属熔滴，最终冷却凝固成粉末。常用的雾化介质是氮气、氩气和空气。雾化作用实质是借助于高速气体射流的动能，使其转变为金属熔滴新增表面积的表面能。气雾化法可分为自由下落型和限制型，如图 1-4 所示。喷嘴的数量可以有两个或两个以上互成一定角度的喷嘴，也可以是一个以金属液流轴线为中心的环形喷嘴。按冶炼类型，可分为有坩埚雾化和无坩埚雾化；按装置类型，可分为真空雾化和非真空雾化。自由下落式是金属熔体从坩埚流出后，在重力作用下自由下落流经 30-150 mm[6]的距离后进入雾化器，在气体射流交汇处雾化成金属熔滴。限制式是金属熔体在气体
华南理工大学硕士学位论文雾化粉末总体上球形度好、氧含量低、易于工业化生产。亚音速气流雾常用的一种气雾化方法，适于大量制造平均粒径在 50-100 μm之内的各平均冷却速率在 102-103K/s。为提高生产效率和能量利用率，生产球形度细小的粉末，发展了紧耦合法[7]、双级耦合雾化法[8]、高压气体雾化法[9法[10]等，粉末的平均粒径最细可达 20 μm，平均冷却速率也提高至 103-10
【参考文献】：
期刊论文
[1]限制式与非限制式结构雾化气体动力学分析[J]. 曲迎东,刘同帮,孙鑫志,李荣德,白彦华. 沈阳工业大学学报. 2012(05)
[2]金属雾化制粉技术现状[J]. 于朝清,徐永红,章应,田茂江,向云贵,陈前兵. 电工材料. 2010(02)
[3]高压气雾化T10钢粉末微观组织的研究[J]. 戴永祥,杨敏,宋长江,翟启杰. 铸造技术. 2009(04)
[4]气雾化法制备金属粉末的研究进展[J]. 刘文胜,彭芬,马运柱,崔鹏,唐芳. 材料导报. 2009(03)
[5]直接选区激光烧结金属粉末材料的研究进展[J]. 熊博文,徐志锋,严青松,蔡长春,郑玉惠. 热加工工艺. 2008(09)
[6]Melt film formation and disintegration during novel atomization process[J]. 刘允中,K. Min agawa,H. Kakisawa,K. Halada. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2007(06)
[7]气雾化制粉技术发展历程及展望[J]. 欧阳鸿武,陈欣,余文焘,黄伯云. 粉末冶金技术. 2007(01)
[8]磷元素对铜基金属粉末选区激光烧结作用机理[J]. 顾冬冬,沈以赴. 中国有色金属学报. 2006(06)
[9]旋转盘离心雾化熔滴飞行动力学与凝固进程[J]. 李会平,P.Tsakiropoulos. 中国有色金属学报. 2006(05)
[10]多层喷射沉积耐热铝合金管坯热流分析（Ⅰ）——雾化过程热流分析[J]. 袁武华,陈振华,徐海洋,陈清. 湖南大学学报(自然科学版). 2004(01)
博士论文
[1]微纳米晶高Si铝合金材料制备工艺及组织形成机理研究[D]. 梁红玉.上海大学 2006
[2]液体金属与合金的固体雾化原理及工艺的研究[D]. 陈刚.湖南大学 2005
[3]液体射流分裂雾化机理及内燃机缸内工作过程的模拟[D]. 严春吉.大连海事大学 2005
[4]粘性液体射流分裂雾化机理及喷雾特性研究[D]. 易世君.大连理工大学 1996
硕士论文
[1]气液两相流喷嘴的射流雾化机理的研究[D]. 魏南.山东建筑大学 2014
[2]离心转盘雾化钢丸液滴运动机制及粒径预测研究[D]. 刘建.沈阳大学 2013
[3]组合喷嘴雾化流场的研究[D]. 苏倩.福州大学 2013
[4]双级耦合雾化法制备合金粉末的研究[D]. 张维涛.兰州理工大学 2013
[5]紧耦合气雾化流场结构和雾化机理研究[D]. 陈欣.中南大学 2007
[6]高粘度流体气力雾化机理及试验研究[D]. 姚悦.浙江大学 2006
本文编号：2950106
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水雾化和气雾化原理示意图
a）垂直喷射 b）V 型喷射 c）环孔喷射 d）环缝喷射图 1-3 双流雾化几种典型的喷射方式[5]Fig.1-3 Several typical spray types of two-fluid atomizationa）气雾化气雾化是采用亚音速或超音速的气体作为雾化介质冲击金属流体，使其破碎分散为金属熔滴，最终冷却凝固成粉末。常用的雾化介质是氮气、氩气和空气。雾化作用实质是借助于高速气体射流的动能，使其转变为金属熔滴新增表面积的表面能。气雾化法可分为自由下落型和限制型，如图 1-4 所示。喷嘴的数量可以有两个或两个以上互成一定角度的喷嘴，也可以是一个以金属液流轴线为中心的环形喷嘴。按冶炼类型，可分为有坩埚雾化和无坩埚雾化；按装置类型，可分为真空雾化和非真空雾化。自由下落式是金属熔体从坩埚流出后，在重力作用下自由下落流经 30-150 mm[6]的距离后进入雾化器，在气体射流交汇处雾化成金属熔滴。限制式是金属熔体在气体
华南理工大学硕士学位论文雾化粉末总体上球形度好、氧含量低、易于工业化生产。亚音速气流雾常用的一种气雾化方法，适于大量制造平均粒径在 50-100 μm之内的各平均冷却速率在 102-103K/s。为提高生产效率和能量利用率，生产球形度细小的粉末，发展了紧耦合法[7]、双级耦合雾化法[8]、高压气体雾化法[9法[10]等，粉末的平均粒径最细可达 20 μm，平均冷却速率也提高至 103-10
【参考文献】：
期刊论文
[1]限制式与非限制式结构雾化气体动力学分析[J]. 曲迎东,刘同帮,孙鑫志,李荣德,白彦华. 沈阳工业大学学报. 2012(05)
[2]金属雾化制粉技术现状[J]. 于朝清,徐永红,章应,田茂江,向云贵,陈前兵. 电工材料. 2010(02)
[3]高压气雾化T10钢粉末微观组织的研究[J]. 戴永祥,杨敏,宋长江,翟启杰. 铸造技术. 2009(04)
[4]气雾化法制备金属粉末的研究进展[J]. 刘文胜,彭芬,马运柱,崔鹏,唐芳. 材料导报. 2009(03)
[5]直接选区激光烧结金属粉末材料的研究进展[J]. 熊博文,徐志锋,严青松,蔡长春,郑玉惠. 热加工工艺. 2008(09)
[6]Melt film formation and disintegration during novel atomization process[J]. 刘允中,K. Min agawa,H. Kakisawa,K. Halada. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2007(06)
[7]气雾化制粉技术发展历程及展望[J]. 欧阳鸿武,陈欣,余文焘,黄伯云. 粉末冶金技术. 2007(01)
[8]磷元素对铜基金属粉末选区激光烧结作用机理[J]. 顾冬冬,沈以赴. 中国有色金属学报. 2006(06)
[9]旋转盘离心雾化熔滴飞行动力学与凝固进程[J]. 李会平,P.Tsakiropoulos. 中国有色金属学报. 2006(05)
[10]多层喷射沉积耐热铝合金管坯热流分析（Ⅰ）——雾化过程热流分析[J]. 袁武华,陈振华,徐海洋,陈清. 湖南大学学报(自然科学版). 2004(01)
博士论文
[1]微纳米晶高Si铝合金材料制备工艺及组织形成机理研究[D]. 梁红玉.上海大学 2006
[2]液体金属与合金的固体雾化原理及工艺的研究[D]. 陈刚.湖南大学 2005
[3]液体射流分裂雾化机理及内燃机缸内工作过程的模拟[D]. 严春吉.大连海事大学 2005
[4]粘性液体射流分裂雾化机理及喷雾特性研究[D]. 易世君.大连理工大学 1996
硕士论文
[1]气液两相流喷嘴的射流雾化机理的研究[D]. 魏南.山东建筑大学 2014
[2]离心转盘雾化钢丸液滴运动机制及粒径预测研究[D]. 刘建.沈阳大学 2013
[3]组合喷嘴雾化流场的研究[D]. 苏倩.福州大学 2013
[4]双级耦合雾化法制备合金粉末的研究[D]. 张维涛.兰州理工大学 2013
[5]紧耦合气雾化流场结构和雾化机理研究[D]. 陈欣.中南大学 2007
[6]高粘度流体气力雾化机理及试验研究[D]. 姚悦.浙江大学 2006
本文编号：2950106
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