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    低成本高性能3D打印用金屬粉體及金屬基復合粉體制備技術及裝置研發

    667   編輯:中冶有色網   來源:北京有色金屬研究總院、南方科技大學  
    2024-08-23 17:23:50
    成果簡介: (1)壓力-氣體霧化制粉技術及裝置 以提高微細球形金屬粉末的細粉收得率為目標,開發出壓力-氣體霧化制粉技術及裝置。在該工藝中,熔體在正壓驅動下可以通過出口孔徑較小的導流嘴,隨著導流嘴出口孔徑的減小,從導流嘴流出的射流變細,射流的特征表面能與不穩定性增加,從而提高了后續的高壓氣流霧化效率,進而提高了細粉收得率;由于射流的維度較低,霧化過程可以在較低的霧化壓強下進行,霧化介質的消耗流量隨之降低;在壓力作用下,射流的速度較高,彌補了由于熔體維度降低而造成的熔體流量損失。向熔煉室內反充惰性氣體至正壓所消耗的氣體量很小,譬如,熔煉室的內徑為1 m,高度為1 m,向熔煉室內反充氮氣至正壓1MPa,所消耗的氣體量僅約為一個標準氣瓶的氣體量(型號:wma219-40-15,GB5099標準,容積:40L)。通過調節施加在熔體上方的正壓和導流嘴的出口孔徑,可以實現金屬熔體流量的大范圍調控,保證產量。設備結構簡單,與傳統氣體霧化設備相比,主要是將熔煉室部分改為壓力容器,且工作壓力不高于1 MPa,為第一類低壓容器,成本較低,爐蓋和爐體連接處增加了鎖緊和正壓密封裝置,安全易控。通過本項目制備方法制得的金屬粉末球形度良好、細粉收得率高、粒度分布窄,而且工藝設備簡單、連續性強,適于工業化生產并可廣泛應用。 (2)氣體霧化粉末衛星粉控制技術 氣體霧化粉末,尤其是輕合金粉末,普遍存在衛星粉現象,即小顆粒在大顆粒表面粘附的現象。衛星粉在粉體表面的粘附,降低了粉體的球形度、流動性、松裝密度等,對粉體的打印工藝造成不利影響,也是造成打印件致密度低與機械性能差的重要因素之一。本項目基于減少顆粒-熔滴碰撞來源與抑制顆粒-熔滴碰撞粘接過程兩條途徑,建立多層次、多尺度的衛星粉控制機制:在宏觀尺度上,通過向霧化室內引入輔助氣流或優化霧化室結構,抑制霧化室內回流,減少粉塵回旋,進而降低顆粒/液滴之間的碰撞頻率;在介觀尺度上,通過霧化工藝及熔體特征控制,降低噴霧中霧滴的粒度分布寬度,即減小顆粒/液滴的尺寸差異,原則上可以減少顆粒/液滴的運動狀態差異,進而降低顆粒/液滴之間的碰撞頻率;在微觀尺度上,在顆粒與液滴之間引入排斥力,譬如施加外電場,使霧滴荷電,霧滴帶有同性電荷,庫侖排斥阻止霧滴在飛行過程中的碰撞接觸,從而抑制衛星粉的形成。 (3)氣體霧化-顆粒共噴射制備顆粒增強金屬基復合粉末 利用3
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