中國(guó)粉體網(wǎng)訊  增材制造技術(shù)是當(dāng)今最有發(fā)展?jié)摿Φ闹圃旒夹g(shù)之一，它顛覆了傳統(tǒng)的加工理念，為未來(lái)的加工技術(shù)提供了廣闊的發(fā)展空間。金屬粉末是最常用的金屬增材制造原料，然而，相對(duì)于傳統(tǒng)的基于粉體的加工技術(shù)，金屬增材制造技術(shù)對(duì)金屬粉末的粒徑分布、純度、球形度等指標(biāo)有特定的要求，用于熱噴涂、粉末冶金等工藝的金屬粉末不能直接用于金屬增材制造。因此，有必要對(duì)金屬粉末制備技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)以滿足金屬增材制造的要求。金屬熔體氣體霧化工藝（gas atomization，GA）是目前用于制備增材制造專用金屬粉末的主要工藝之一，具有成本低、適用范圍廣、細(xì)粉收得率高等優(yōu)勢(shì)。然而，傳統(tǒng)氣體霧化制粉工藝所制備的金屬粉末中往往含有大量的空心粉、衛(wèi)星粉，嚴(yán)重影響了金屬粉末的質(zhì)量和后續(xù)應(yīng)用。

氣霧化制粉示意圖

空心粉形成機(jī)理

空心粉是霧化粉末中常見(jiàn)的一類缺陷。在粉末的致密化過(guò)程中，如熱等靜壓、熱擠壓等，被束縛在粉末內(nèi)部的氣體會(huì)在高壓作用下收縮形成更細(xì)小的具有較高內(nèi)壓的孔洞，然而一旦將成形件置于高溫?zé)o外壓條件下，存留在粉末中的孔洞可能會(huì)繼續(xù)膨脹長(zhǎng)大，導(dǎo)致材料的致密度降低以及形成孔隙缺陷，降低材料的疲勞強(qiáng)度與斷裂韌性。

空心粉中的孔洞/孔隙一般存在兩種形態(tài)：一種是霧化氣體被束縛在粉末內(nèi)部形成的閉孔，其尺寸一般為粉末尺寸的10%~90%，在粉末的中心區(qū)域以及靠近粉末表面的區(qū)域均有分布，一般在粒度較粗的粉末中常見(jiàn)；另一種是枝晶間凝固收縮形成的孔隙，其尺寸一般小于粉末尺寸的5%，在粉末內(nèi)部與表面均有分布。

液滴袋式破碎機(jī)制及空心粉形成機(jī)理

衛(wèi)星粉形成機(jī)理

衛(wèi)星粉是若干小顆粒粉末粘附在大顆粒粉末表面而形成的一種缺陷粉。衛(wèi)星粉的存在會(huì)降低金屬粉末的松裝密度、球形度以及流動(dòng)性，不利于粉末的鋪設(shè)過(guò)程，對(duì)金屬增材制造工藝（尤其是一些基于鋪粉技術(shù)的工藝）有著不可忽略的影響。此外，這種缺陷粉很難通過(guò)后續(xù)處理手段有效地去除，因此需要從源頭上控制其形成。

氣體霧化18Ni300粉末形貌

據(jù)研究，霧化室的封閉結(jié)構(gòu)使其側(cè)壁附近產(chǎn)生宏觀尺度的渦流，即回流（gas recirculation，GR），其中夾帶了一些完全凝固的小尺寸顆粒�；亓鲄^(qū)內(nèi)回旋上升的小尺寸顆粒與上游霧化氣流中未完全凝固的大尺寸液滴之間的碰撞是衛(wèi)星粉形成的主要原因之一。因此，采取氣體整流措施限制回流引起的粉塵回旋就成了從宏觀尺度上控制衛(wèi)星粉形成的有效手段。目前，針對(duì)衛(wèi)星粉控制的氣體整流 措施有施加輔助氣流、改進(jìn)霧化室結(jié)構(gòu)等。然而，整流參數(shù)（如輔助氣流流量、霧化室尺寸等）對(duì)回流區(qū)內(nèi)流場(chǎng)特征以及粉塵回旋運(yùn)動(dòng)的影響規(guī)律并沒(méi)有被系統(tǒng)地研究。

2025年7月17日，中國(guó)粉體網(wǎng)將在湖南·長(zhǎng)沙舉辦“2025高端金屬粉體制備與應(yīng)用技術(shù)大會(huì)暨2025通信電子、3D打印、粉末冶金市場(chǎng)金屬粉國(guó)產(chǎn)化交流會(huì)”。屆時(shí)，我們邀請(qǐng)到南方科技大學(xué)黎興剛教授出席本次大會(huì)并作題為《氣體霧化金屬粉體缺陷形成機(jī)理及控制方法研究》的報(bào)告，黎興剛教授將為您深入剖析氣體霧化制粉過(guò)程中粉體缺陷的形成機(jī)制，并系統(tǒng)介紹粉體缺陷控制方法的前沿研究進(jìn)展。

個(gè)人簡(jiǎn)介：

黎興剛，南方科技大學(xué)材料科學(xué)與工程系研究教授，博士生導(dǎo)師，深圳市孔雀計(jì)劃海外高層次人才，北京市科技新星。主要從事金屬霧化制粉技術(shù)、金屬增材制造技術(shù)、粉末冶金技術(shù)、多相流傳熱傳質(zhì)過(guò)程仿真模擬等交叉領(lǐng)域的研究。主持國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、GF科工局進(jìn)口替代項(xiàng)目、科技部科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才項(xiàng)目、北京市科技項(xiàng)目、深圳市科創(chuàng)委項(xiàng)目等十余項(xiàng)。開(kāi)發(fā)了國(guó)內(nèi)首臺(tái)耦合壓力-氣體霧化制粉裝備及相關(guān)技術(shù)。主編/參編專著4部，發(fā)表學(xué)術(shù)論文80余篇，授權(quán)專利10余項(xiàng)。擔(dān)任《粉末冶金技術(shù)》、《粉末冶金材料科學(xué)與工程》等期刊編委。

參考來(lái)源：

赫新宇，黎興剛等：氣體霧化制粉工藝中基于氣體整流的衛(wèi)星粉控制技術(shù)

黎興剛，等：面向金屬增材制造的氣體霧化制粉技術(shù)研究進(jìn)展

徐金鑫，黎興剛等：層流氣體霧化制粉工藝粉末形貌及霧化機(jī)理

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/留白）

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