فرآیند خردایش اتمیزه کردن پودر فلز

روشی برای تهیه پودر با برخورد یا شکستن مایعات فلزی یا آلیاژی به قطرات ریز توسط یک سیال با حرکت سریع (محیط اتمیزه کننده) و سپس متراکم کردن آنها به صورت پودر جامد. اتمیزه کردن بهترین روش برای تولید پودر کاملاً آلیاژی است که به آن پودر پیش آلیاژ شده گفته می‌شود. هر ذره از پودر نه تنها ترکیب شیمیایی یکنواختی مشابه با آلیاژ مذاب معین دارد، بلکه به دلیل انجماد سریع، ساختار بلوری را نیز اصلاح می‌کند و جدایش ماکرو فاز دوم را از بین می‌برد.

روش اتمیزه کردن را می‌توان به دو نوع تقسیم کرد: "روش دو جریانی" (خرد کردن جریان مایع آلیاژ با جریان محیط اتمیزه کردن) و "روش تک جریانی" (خرد کردن جریان مایع آلیاژ با روش‌های دیگر). 846 مورد اول به محیط اتمیزه کردن گاز (هلیوم، مه، نیتروژن، هوا) و محیط اتمیزه کردن مایع (آب، روغن) تقسیم می‌شود، و مورد دوم مانند اتمیزه کردن گریز از مرکز و اتمیزه کردن گاز محلول در خلاء است.

پرکاربردترین روش‌ها، اتمیزه کردن با گاز و اتمیزه کردن با آب هستند. در فرآیند اتمیزه کردن، فلز خام در یک کوره الکتریکی یا القایی به یک مایع آلیاژی واجد شرایط (بیش از حد گرم شده ۱۰۰ تا ۱۵۰ درجه سانتیگراد) ذوب می‌شود و سپس به تاندیش واقع در بالای نازل اتمیزه کردن تزریق می‌شود. مایع آلیاژ از سوراخ پایین تاندیش خارج می‌شود و هنگامی که با جریان هوای پرسرعت یا آب از طریق نازل برخورد می‌کند، به قطرات کوچک اتمیزه می‌شود. به طور کلی، ذرات پودر اتمیزه شده با گاز بی‌اثر، گرد شکل با کمترین میزان اکسیژن (زیر L00 × 10) هستند و می‌توانند مستقیماً با تکنیک‌های ترموفرمینگ مانند پرس ایزواستاتیک گرم به محصولات متراکم تبدیل شوند. اکثر ذرات پودر اتمیزه شده با آب، شکل نامنظمی دارند، میزان اکسیژن بالایی (بالای ۶۰۰ × 10) دارند و نیاز به آنیل شدن دارند، اما تراکم‌پذیری خوبی دارند و می‌توانند با پرس سرد شکل داده شوند و سپس به قطعات مکانیکی تبدیل شوند.

روش اتمیزه کردن ذکر شده در بالا به راحتی در مقادیر زیاد صنعتی می‌شود، اما از آنجا که مایع آلیاژ در تماس با سرباره و بوته نسوز است، ورود آخال‌های غیرفلزی به پودر حاصل اجتناب‌ناپذیر است. بنابراین، طبق اصل ESR، شرکت پودر سودرفورس سوئد ابتدا تاندیش با ظرفیت 7 تن را به دستگاه ESR (گرمایش سرباره الکتریکی) تبدیل کرد، محتوای آخال‌های غیرفلزی در پودر فولاد تندبر با استفاده از اتمیزاسیون نیتروژن به 1/10 محتوای اصلی کاهش یافت و استحکام خمشی فولاد تندبر پودر ASP از 3500 مگاپاسکال به بیش از 4000 مگاپاسکال افزایش یافت.

اقدام برای جلوگیری کامل و مؤثر از آلودگی اکسید، اتخاذ روش اتمیزاسیون "تک جریانی" است، به عنوان مثال، روش اتمیزاسیون الکترود چرخان (به روش الکترود چرخان مراجعه کنید). علاوه بر این، یک روش اتمیزاسیون محلول در خلاء نیز وجود دارد که می‌تواند پودر کروی با خلوص بالا تولید کند. اصل این است: هنگامی که مایع آلیاژ فوق اشباع گاز تحت فشار ناگهان در معرض خلاء قرار می‌گیرد، گاز محلول خارج شده و منبسط می‌شود و باعث اتمیزاسیون مایع آلیاژ شده و سپس به پودر متراکم می‌شود. برای آلیاژهای زمینه نیکل، مس، کبالت، آهن و آلومینیوم، می‌توان از روش حل کردن هیدروژن برای دستیابی به اتمیزاسیون پودر با گاز محلول در خلاء استفاده کرد.