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金属粉末雾化粉碎过程

2022-12-14

该方法通过高速流动的流体（雾化介质）冲击或以其他方式将金属或合金液体破碎成微小液滴，然后将其冷凝成固体粉末。雾化是制备完全合金化粉末（称为预合金化粉末）的最佳方法。粉末的每个颗粒不仅具有与给定熔融合金相同的均匀化学成分，而且由于快速凝固，晶体结构得到细化，并消除了第二相的宏观偏析。

雾化方法可分为两类：“双流法”（通过雾化介质流粉碎合金液体）和“单流法”（通过其他方式粉碎合金液体）。846 前者又分为气体（氦气、雾、氮气、空气）和液体（水、油）雾化介质，后者则包括离心雾化和溶解气体真空雾化等。

最常用的方法是气体雾化和水雾化。在雾化过程中，将金属原料在电炉或感应炉中熔化成合格的合金液（过热温度为100～150℃），然后注入位于雾化喷嘴上方的中间包。合金液从中间包底部的孔流出，在遇到高速气流或水流通过喷嘴时雾化成细小的液滴。通常，惰性气体雾化得到的粉末颗粒呈圆形，氧含量最低（低于L00×10⁻⁵），可以直接通过热等静压等热成型工艺制成致密产品。而水雾化得到的粉末颗粒大多形状不规则，氧含量较高（高于600×10⁻⁵），需要进行退火处理，但它们具有良好的可压缩性，可以通过冷压成型，然后烧结成机械零件。

上述雾化方法易于大规模工业化生产，但由于合金液与炉渣和耐火坩埚接触，不可避免地会在最终粉末中引入非金属夹杂物。因此，瑞典索德福斯粉末公司根据电渣重熔（ESR）原理，首先将容量为7吨的中间包改造为电渣重熔装置，使氮气雾化法制备的高速钢粉末中非金属夹杂物的含量降低至原含量的十分之一，并将ASP粉末高速钢的抗弯强度从3500MPa提高到4000MPa以上。

为彻底有效避免氧化物污染，可采用“单流”雾化法，例如旋转电极雾化法（参见旋转电极法）。此外，真空溶解雾化法也能制备高纯度球形粉末。其原理是：当过饱和气体的合金液体在压力下突然暴露于真空时，溶解的气体逸出并膨胀，导致合金液体雾化，然后冷凝成粉末。对于镍、铜、钴、铁和铝基合金，可采用氢气溶解法实现真空溶解气体雾化粉末。

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