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气雾化制粉设备的工艺发展简史

2020-10-23 08:18:15

气雾化制粉是指利用高速气流将液态金属流击碎形成小液滴,随后快速冷凝得到成形粉末。气雾化技术已经成为制备精细球形金属及合金粉末Z重要的方法, 据统计,雾化法生产的金属粉末已达世界粉末总产量的80%。工业上可以使用雾化法生产的金属粉末种类很多,除了难熔金属钨、钼等和非常活泼的金属以外,几乎包含了所有常见金属及合金体系。该方法制备的金属粉末粒度细小(粉末粒径<150μm)、球形度好、纯度高、氧含量低、成形速度快、环境污染小,是粉末冶金、金属注射成型、金属增材制造用金属粉末制备的主流方法。

气雾化技术概览

气雾化技术概览

气雾化制粉设备的工艺发展简史:

气雾化技术起源于20世纪20年代,美国人Hall.E.J首先使用空气雾化铜合金粉末。早期的雾化技术使用的是非限制式(也称自由落体式)雾化喷嘴,这种雾化喷嘴的特点是熔融金属或合金液流在被雾化气体撞击之前会沿重力方向自由下落一定距离,产生的颗粒相对粗糙,虽然其喷嘴设计简单,但雾化能力较差,只适合粒度较大的合金粉末生产。对于化学活性高的金属及合金,自由落体式雾化喷嘴仍然是很好的选择,因为雾化过程中金属液自由落下,避免了与中间包及导流管的直接接触,使得熔融态金属的合金成分不会受到影响。

在非限制喷嘴的基础上,随后发展出限制式雾化喷嘴,这种喷嘴的Z大特点是结构紧凑,大大缩短了气体与熔体之间的作用距离,减小了气体动能损失,能够得到更为细小的粉末,使得雾化效率显著提高。但是这种喷嘴设计较为复杂,存在反喷及导流管堵塞等问题。

作为金属及合金粉末的主要制备手段,气雾化制粉是一个包含复杂物理化学变化的过程,雾化机理仍未彻底明晰,对应的系统性理论指导仍未建立,所以存在着雾化器设计困难,设备标准不统一,设备研发、生产成本高等问题。近年来,随着金属增材制造产业的发展,气雾化技术的发展已经无法满足金属粉末生产行业的需求。

尽管气雾化技术的发展存在诸多困难,但随着相关交叉学科的不断发展,以及高性能粉末受到各发达工业国政府及企业的高度重视,新的气雾化制粉设备方法将会不断出现,雾化机理的研究也将进一步深入,这将有利于气雾化技术更加进步与完善,甚至完成跨越式的发展。

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