雾化法制备高品质钛合金粉末技术研究
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钛工业进展 TITANIUM INDUSTRY PROGRESS 2010,27(5) 1次
参考文献(8条)
1.曲选辉;黄伯云 快速凝固钛合金粉末的制备技术 1993
2.向青春;周彼德;李容德 快速凝固法制取金属粉末技术的发展状况[期刊论文]-粉末冶金技术 2000(04) 3.王倩;李青春;常国威 快速凝同技术的发展现状与展望[期刊论文]-辽宁工学院学报 2003(05) 4.游涛;袁小川;苏贵桥 钛合金快速凝固技术及其研究现状[期刊论文]-铸造 2007(06) 5.刘学晖;徐广 惰性气体雾化法制取钛和钛合金粉末[期刊论文]-粉末冶金工业 2000(03) 6.陈仕奇;黄伯云 金属粉末气体雾化制备技术的研究现状与进展[期刊论文]-粉末冶金技术 2004(05) 7.王智平;张振宇;苏义祥 金属合金粉末的研究与进展[期刊论文]-铸造 2004(06)
第２７卷 第５期 ２０１０焦 １０月
吼礁王．些蒌，。零
Ｖ０１．２７ Ｏｅｔｏｈｅｒ
Ｎｏ．５ ２０１０
雾化法制备高品质钛合金粉末技术研究
王 琪，李圣刚，吕宏军，石 刚，黄思原，史金靓
（航天材料及工艺研究所。北京 １０００７６）
摘要：研究了惰性气体雾化法和等离子旋转电极法两种雾化法制备工艺所得ＴＡｌ５钛合金粉末的化学成分、粒度 分布、颗粒形貌及微观组织。结果表明，雾化法制备的粉末间隙元素增量低，而且颗粒球形度高，颗粒内部是细小 的胞状显微组织；惰性气体雾化法制备的粉末细粉收得率较高，有较多的吸附颗粒，颗粒内部有气孔；等离子旋转 电极法制备的粉末粒度分布范围窄，颗粒呈规则的球形，表面光亮、圆滑。 关键词：气体雾化；等离子旋转电极；粉末冶金；钛粉
研究现状［Ｊ］．铸造。２００７，１５６（６）：５６７—５７１． ［５］刘学晖，徐广．惰性气体雾化法制取钛和钛合金粉末
［Ｊ］．粉末冶金工业，２０００，１０（３）：１８—２２． ［６］陈仕奇，黄伯云．金属粉末气体雾化制备技术的研究现
状与进展［Ｊ］．粉末冶金技术，２００４，２２（５）：２９７
—３０１．
［７］王智平，张振宇。苏义祥等．金属合金粉末的研究与进 展［Ｊ］．铸造，２００４，５３（６）：４１５—４１８．
气体雾化法制备球形粉采用的是气体破碎方式 使金属液流雾化成粉，所以在制备粉末过程中不可 避免的产生一些空心粉末，如图４所示。这是由于 金属小液滴在凝固过程中包裹介质气体所形成的完 全封闭的内孔隙，在后续粉末冶金制备钛合金材料
万方数据
啦钛工业等层
２７卷
时也不能去除，形成材料内部缺陷。
图３粉末颗粒微观组织置：（ａ）气体雾化粉末； （ｂ）ＰＲＥＰ粉末
＋届两相区钛合金范围。 ２．２实验方法
采用惰性气体雾化工艺和等离子旋转电极工艺， 将ＴＡｌ５钛合金棒材制备成钛合金粉末，并且对两种 工艺制备的钛合金粉末的特性进行对比分析：测试 粉末的间隙元素含量；用筛分机检测粒度分布；采 用Ｚｅｉｓｓ ＥＶ０６０扫描电镜观察粉末颗粒形貌；采用 ＬＥＩＣＡ ＤＭＲＭ光学显微镜对粉末颗粒进行显微组织 观察。
万方数据
雾化法制备高品质钛合金粉末技术研究
作者：
作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
王琪， 李圣刚， 吕宏军， 石刚， 黄思原， 史金靓， Wang Qi， Li Shenggang， Lü Hongjun， Shi Gang， Huang Siyuan， Shi Jinliang 航天材料及工艺研究所,北京,100076
目前，应用钛合金雾化制粉的技术有惰性气体 雾化法、等离子旋转电极法（ＰＲＥＰ）、电子束旋转盘 法和激光旋转盘法等、５。。其中惰性气体雾化法和等 离子旋转电极法是应用最广泛的两种制备高品质钛 合金粉末的先进工艺６’７Ｉ。本文对惰性气体雾化法 和等离子旋转电极法制备的ＴＡｌ５钛合金粉末的特性 进行对比分析研究。
Ｆｉｇ，ｉ
图Ｉ 粉末粒度分布图
Ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｐｏｗｄｅｒ
从图ｌ中可以看出，采用等离子旋转电极工艺制 备的粉末粒度分布范围较窄，多集中在１０６—２４６斗ｍ
范围内，小于１０６岬的细粉收得率较低，这一粒度
分布特性有利于根据需要将粒度分布控制在一定的范 围内。而惰性气体雾化工艺制备的粉末粒度分布范围 较宽，细粉收得率较高，粉末平均粒度较等离子旋转 电极工艺制备的粉末要小，说明这一工艺有利于制备 细粉。 ３．３颗粒形貌及微观组织
ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｏｗｄｅｒｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ｈａｖｅ ｌｏｗ ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ．Ｖｅｒｙ ｗｅｌｌ ｓｐｈｅｒｉｃｉｔｙ ｄｅｇｒｅｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐａｒｔｉ· ｄｅｓ ｗｉｔｈ ａ ｓｍａｌｌ ｃｅｌｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｈａｓ ａ ｈｉｇｈ ｏｂｔａｉｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｕｌｔｒａｆｉｎｅ ｐｏｗｄｅｒ。ｂｕｔ ｓｏｍｅ ａｄｓｏｒｂｅｎｔ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｐｒｅｓｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒ－ ｆａｃｅ ｏｆ ｐｏｗｄｅｒ。ａｎｄ ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ａｉｒ ｈｏｌｅｓ ｉｎｓｉｄｅ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｌｅ．Ｔｈｅ ｐｏｗｄｅｒ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ＰＲＥＰ ｐｏｓｓｅｓｓｅｓ ａ ｎａｌｉＴＯＷ ｓｉｚｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｐａｔｔｉ－ ｃｌｅｓ ａｒｅ ｒｅｇｕｌａｒ ｓｐｈｅｒｉｃａｌ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｕＦｆａｃｅ ｉｓ ｂｒｉｇｈｔ ａｎｄ ｓｍｏｏｔｈ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇａｓ ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ；ｐｌａｓｍａ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｐｒｏｃｅｓｓ；ｐｏｗｄｅｒ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ；ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ
２４３：２６３—２６８．
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｈｉｇｈ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ａｌｌｏｙ Ｐｏｗｄｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｂｙ Ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｗａｎｇ Ｑｉ，Ｌｉ Ｓｈｅｎｇｇａｎｇ，¨Ｈｏｎｇｊｕｎ，Ｓｈｉ Ｇａｎｇ，Ｈｕａｎｇ Ｓｉｙｕａｎ．Ｓｈｉ Ｊｉｎｌｉａｎｇ （Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ＆Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００７６．Ｃｈｉｎａ）
［８］Ａｎｏｓｈｋｉｎ Ｎ Ｆ，Ｄｅｍｃｈｅｎｋｏｖ Ｇ Ｇ．Ｍａｔｅｒｉａｌ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｒａｐｉｄｌｙ ｓｏｌｉｄｉｆｉｅｄ ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｐｒｏ－
ｄｕｅｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａ，１ ９９８，
Ｆｉｇ．３ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ耐ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｐｏｗｄｅｒ：（ａ）ＧＡ ｐｏｗｄｅｒ； （ｂ）ＰＲＥＰ ｐｏｗｄｅｒ
图４ 气雾化粉末颗粒内部气孔 Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ａｉｒ ｈｏｌｅ ｉｎｓｉｄｅ ｔｈｅ ＧＡ ｐｏｗｄｅｒ
４结论
（１）采用雾化法制备的钛合金粉末间隙元素增 量低，并且都在合金成分标准要求范围内。
３结果与讨论
３．１ 化学成分
表ｌ所列为ＴＡｌ５钛合金棒材、惰性气体雾化粉
及等离子旋转电极粉的ｃ，Ｈ，Ｏ，Ｎ ４种间隙元素
的含量。
表Ｉ ＴＡｌ５钛合金原始棒材和粉末的间隙元素含量对比（ｗ１％）
Ｔａｂ．１
Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ ｅｌｅｍｅｎｔ ｃｏｎｔｅｎｔ ｂｅｗｅｅｎ ｒａｗ ＴＡｌ５ ｂａｒ ａｎｄ ｐｏｗｄｅｒ（１∥％）
１前
获得质优价廉的钛合金球形粉末是满足热等静 压等特殊成形工艺及制备高性能钛合金构件的关键 环节。快速凝固制粉工艺是目前钛合金粉末生产最 重要的技术【ｌ。Ｊ。快速凝固工艺是将钛合金熔体直 接雾化制得球形粉末，或通过高压雾化介质的强烈 冲击力，或通过离心力使之破碎，冷却凝固来实现 的。采用雾化工艺制粉，能够增加合金元素的固溶 度，极大地降低了成分偏析（粉末颗粒成分均匀）， 能消除一些有害相，口晶粒随冷却速度增加而减小， 粉末枝晶间距减小，而且粉末成品率高、加工成 本低。３。４。。
图２所示为惰性气体雾化法和等离子旋转电极 法制备的ＴＡｌ５钛合金粉末颗粒形貌。从图中可以 看出，两种工艺制取的钛合金粉末均为球形度较好 的球形粉，但等离子旋转电极法制取的粉末颗粒边 缘更加光滑，即粉末颗粒表面更加平整，光洁度 较好。
图２ａ所示为惰性气体雾化粉末颗粒，一些小颗 粒的粉末黏附在大颗粒粉末表面上，出现连体的“卫 星”状。这是因为大的金属液珠受到外力冲击的瞬 间，破碎成无数个小液滴，液珠破碎的同时，还可 能发生不同尺寸颗粒间相互接触，尺寸大的颗粒具 有的能量高而冷却慢，小颗粒容易被吸附到大颗粒 的表面，再次成为一个较大的液体颗粒，并且颗粒 表面还有雾化过程中形成的凝固痕迹。图２ｂ所示为
收稿日期：２０１０—０９—０６ 作者简介：王琪（１９７０．），男，博士生，高级工程师，电话：０１０—６８３８３２５４，Ｅ—ｍａｉｌ：ｗａｎｇｑｉ７０３＠１６３．ｃｏｒｎ。
万方数据
第５期
王琪等：雾化法制备高品质钛合金粉末技术研究
１７
在合金成分标准要求范围内。这是由于制备过程中， 雾化环境完全被惰性气体保护，最大限度的避免了 Ｃ，Ｈ，０，Ｎ间隙元素含量的上升。对比惰性气体 雾化粉和等离子旋转电极粉，等离子旋转电极粉的 间隙元素增量要小于惰性气体雾化粉。 ３．２粒度分布
图２不同工艺制备的粉末颗粒形貌：（ａ）气体雾化粉末； （ｂ）ＰＲＥＰ粉末
Ｆｉｇ．２ Ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｈａｐｅ ｏｆ ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｐｏｗｄｅｒ：（ａ）ＧＡ ｐｏｗｄｅｒ； （ｂ）ＰＲＥＰ ｐｏｗｄｅｒ
图３为惰性气体雾化法和等离子旋转电极法制 备的钛合金粉末颗粒微观组织的金相照片。从图３ 中可以看出，粉末颗粒微观组织都有比较明显的、 不连续的原始口晶界，晶内是由快速凝固形成的细 小的胞状显微组织。由于粉末颗粒从形成到冷却凝 固速度快、时间短，因此粉末颗粒内部与边缘处的 晶粒尺寸相差很小，组织均匀程度较好，晶粒尺寸 都约为６５坤ｍ左右。图３ａ中惰性气体雾化粉末颗粒 内部存在气孔，粒度较等离子旋转电极粉末（图 ３ｂ）小。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｎｔｅｎｔ，ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｈａｐｅ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ＴＡ １５ ｐｒｅ—ａｌｌｏｙｅｄ ｐｏｗｄｅｒ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｉｎｅｒｔ—ｇａｓ ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ（ＧＡ）ａｎｄ ｐｌａｓｍａ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｐｒｏｃｅｓｓ（ＰＲＥＰ）ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ａｎａｌｙｚｅｄ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ
材料导报，１９９３，５：１２—１５． ［２］向青春，周彼德，李容德．快速凝固法制取金属粉末技术
的发展状况［Ｊ］．粉末冶金技术，２０００，１８（４）：２８３—２８９． ［３］王倩，李青春，常国威．快速凝固技术的发展现状与展
望［Ｊ］．辽宁工学院学报，２００３，２３（５）：４０—４４． ［４］游涛，袁小川，苏贵桥，等．钛合金快速凝固技术及其
（２）惰性气体雾化粉末粒度分布广、细粉收得 率高；等离子旋转电极粉末粒度分布窄，有利于控 制粒度分布范围。
（３）惰性气体雾化粉末颗粒有较多的连体吸附 颗粒，而且颗粒内部有气孔；等离子旋转电极粉末 颗粒呈规则的球形，表面光亮、圆滑。
（４）雾化粉末颗粒内部具有细小的胞状显微组织。
参考文献 ［１］曲选辉，黄伯云．快速凝同钛合金粉末的制备技术［Ｊ］．
２实验材料及方法
２．１ 实验材料 实验所用原材料母合金为国产ＴＡｌ５钛合金棒
材，经（７８０±１０）ｏＣ退火处理，合金名义成分为Ｔｉ一 ６．６ＡＩ一２Ｚｒ—１．７Ｍｏ一２．３Ｖ，其卢相稳定系wk.baidu.com心＝ ０．３。从口相稳定系数看，此合金实际上已经落入口
从表ｌ中可以看出，两种工艺制备的球形粉末， 其Ｃ，Ｈ，Ｏ，Ｎ ４种间隙元素的含量和原料棒材相 比，间隙元素增量均限制在了较小范围，并且仍都
等离子旋转电极制备工艺和惰性气体雾化工艺 制得的粉末粒度分布如图１所示。
等离子旋转电极制备的粉末颗粒形貌，粉末颗粒呈 规则球形，而且颗粒表面光亮圆滑。这种球形粉末 的综合性能最好，最适合于热等静压等成形工艺的 要求，相对于其他形状的粉末颗粒，能使凝固速度 有效提高，在粉末处理、运输、除气时表现出良好 的性能。该球形粉末的振实密度可以达到６５％左 右，，并且具有很好的稳定性旧。。
参考文献(8条)
1.曲选辉;黄伯云 快速凝固钛合金粉末的制备技术 1993
2.向青春;周彼德;李容德 快速凝固法制取金属粉末技术的发展状况[期刊论文]-粉末冶金技术 2000(04) 3.王倩;李青春;常国威 快速凝同技术的发展现状与展望[期刊论文]-辽宁工学院学报 2003(05) 4.游涛;袁小川;苏贵桥 钛合金快速凝固技术及其研究现状[期刊论文]-铸造 2007(06) 5.刘学晖;徐广 惰性气体雾化法制取钛和钛合金粉末[期刊论文]-粉末冶金工业 2000(03) 6.陈仕奇;黄伯云 金属粉末气体雾化制备技术的研究现状与进展[期刊论文]-粉末冶金技术 2004(05) 7.王智平;张振宇;苏义祥 金属合金粉末的研究与进展[期刊论文]-铸造 2004(06)
第２７卷 第５期 ２０１０焦 １０月
吼礁王．些蒌，。零
Ｖ０１．２７ Ｏｅｔｏｈｅｒ
Ｎｏ．５ ２０１０
雾化法制备高品质钛合金粉末技术研究
王 琪，李圣刚，吕宏军，石 刚，黄思原，史金靓
（航天材料及工艺研究所。北京 １０００７６）
摘要：研究了惰性气体雾化法和等离子旋转电极法两种雾化法制备工艺所得ＴＡｌ５钛合金粉末的化学成分、粒度 分布、颗粒形貌及微观组织。结果表明，雾化法制备的粉末间隙元素增量低，而且颗粒球形度高，颗粒内部是细小 的胞状显微组织；惰性气体雾化法制备的粉末细粉收得率较高，有较多的吸附颗粒，颗粒内部有气孔；等离子旋转 电极法制备的粉末粒度分布范围窄，颗粒呈规则的球形，表面光亮、圆滑。 关键词：气体雾化；等离子旋转电极；粉末冶金；钛粉
研究现状［Ｊ］．铸造。２００７，１５６（６）：５６７—５７１． ［５］刘学晖，徐广．惰性气体雾化法制取钛和钛合金粉末
［Ｊ］．粉末冶金工业，２０００，１０（３）：１８—２２． ［６］陈仕奇，黄伯云．金属粉末气体雾化制备技术的研究现
状与进展［Ｊ］．粉末冶金技术，２００４，２２（５）：２９７
—３０１．
［７］王智平，张振宇。苏义祥等．金属合金粉末的研究与进 展［Ｊ］．铸造，２００４，５３（６）：４１５—４１８．
气体雾化法制备球形粉采用的是气体破碎方式 使金属液流雾化成粉，所以在制备粉末过程中不可 避免的产生一些空心粉末，如图４所示。这是由于 金属小液滴在凝固过程中包裹介质气体所形成的完 全封闭的内孔隙，在后续粉末冶金制备钛合金材料
万方数据
啦钛工业等层
２７卷
时也不能去除，形成材料内部缺陷。
图３粉末颗粒微观组织置：（ａ）气体雾化粉末； （ｂ）ＰＲＥＰ粉末
＋届两相区钛合金范围。 ２．２实验方法
采用惰性气体雾化工艺和等离子旋转电极工艺， 将ＴＡｌ５钛合金棒材制备成钛合金粉末，并且对两种 工艺制备的钛合金粉末的特性进行对比分析：测试 粉末的间隙元素含量；用筛分机检测粒度分布；采 用Ｚｅｉｓｓ ＥＶ０６０扫描电镜观察粉末颗粒形貌；采用 ＬＥＩＣＡ ＤＭＲＭ光学显微镜对粉末颗粒进行显微组织 观察。
万方数据
雾化法制备高品质钛合金粉末技术研究
作者：
作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
王琪， 李圣刚， 吕宏军， 石刚， 黄思原， 史金靓， Wang Qi， Li Shenggang， Lü Hongjun， Shi Gang， Huang Siyuan， Shi Jinliang 航天材料及工艺研究所,北京,100076
目前，应用钛合金雾化制粉的技术有惰性气体 雾化法、等离子旋转电极法（ＰＲＥＰ）、电子束旋转盘 法和激光旋转盘法等、５。。其中惰性气体雾化法和等 离子旋转电极法是应用最广泛的两种制备高品质钛 合金粉末的先进工艺６’７Ｉ。本文对惰性气体雾化法 和等离子旋转电极法制备的ＴＡｌ５钛合金粉末的特性 进行对比分析研究。
Ｆｉｇ，ｉ
图Ｉ 粉末粒度分布图
Ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｐｏｗｄｅｒ
从图ｌ中可以看出，采用等离子旋转电极工艺制 备的粉末粒度分布范围较窄，多集中在１０６—２４６斗ｍ
范围内，小于１０６岬的细粉收得率较低，这一粒度
分布特性有利于根据需要将粒度分布控制在一定的范 围内。而惰性气体雾化工艺制备的粉末粒度分布范围 较宽，细粉收得率较高，粉末平均粒度较等离子旋转 电极工艺制备的粉末要小，说明这一工艺有利于制备 细粉。 ３．３颗粒形貌及微观组织
ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｏｗｄｅｒｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ｈａｖｅ ｌｏｗ ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ．Ｖｅｒｙ ｗｅｌｌ ｓｐｈｅｒｉｃｉｔｙ ｄｅｇｒｅｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐａｒｔｉ· ｄｅｓ ｗｉｔｈ ａ ｓｍａｌｌ ｃｅｌｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｈａｓ ａ ｈｉｇｈ ｏｂｔａｉｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｕｌｔｒａｆｉｎｅ ｐｏｗｄｅｒ。ｂｕｔ ｓｏｍｅ ａｄｓｏｒｂｅｎｔ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｐｒｅｓｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒ－ ｆａｃｅ ｏｆ ｐｏｗｄｅｒ。ａｎｄ ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ａｉｒ ｈｏｌｅｓ ｉｎｓｉｄｅ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｌｅ．Ｔｈｅ ｐｏｗｄｅｒ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ＰＲＥＰ ｐｏｓｓｅｓｓｅｓ ａ ｎａｌｉＴＯＷ ｓｉｚｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｐａｔｔｉ－ ｃｌｅｓ ａｒｅ ｒｅｇｕｌａｒ ｓｐｈｅｒｉｃａｌ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｕＦｆａｃｅ ｉｓ ｂｒｉｇｈｔ ａｎｄ ｓｍｏｏｔｈ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇａｓ ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ；ｐｌａｓｍａ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｐｒｏｃｅｓｓ；ｐｏｗｄｅｒ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ；ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ
２４３：２６３—２６８．
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｈｉｇｈ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ａｌｌｏｙ Ｐｏｗｄｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｂｙ Ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｗａｎｇ Ｑｉ，Ｌｉ Ｓｈｅｎｇｇａｎｇ，¨Ｈｏｎｇｊｕｎ，Ｓｈｉ Ｇａｎｇ，Ｈｕａｎｇ Ｓｉｙｕａｎ．Ｓｈｉ Ｊｉｎｌｉａｎｇ （Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ＆Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００７６．Ｃｈｉｎａ）
［８］Ａｎｏｓｈｋｉｎ Ｎ Ｆ，Ｄｅｍｃｈｅｎｋｏｖ Ｇ Ｇ．Ｍａｔｅｒｉａｌ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｒａｐｉｄｌｙ ｓｏｌｉｄｉｆｉｅｄ ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｐｒｏ－
ｄｕｅｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａ，１ ９９８，
Ｆｉｇ．３ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ耐ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｐｏｗｄｅｒ：（ａ）ＧＡ ｐｏｗｄｅｒ； （ｂ）ＰＲＥＰ ｐｏｗｄｅｒ
图４ 气雾化粉末颗粒内部气孔 Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ａｉｒ ｈｏｌｅ ｉｎｓｉｄｅ ｔｈｅ ＧＡ ｐｏｗｄｅｒ
４结论
（１）采用雾化法制备的钛合金粉末间隙元素增 量低，并且都在合金成分标准要求范围内。
３结果与讨论
３．１ 化学成分
表ｌ所列为ＴＡｌ５钛合金棒材、惰性气体雾化粉
及等离子旋转电极粉的ｃ，Ｈ，Ｏ，Ｎ ４种间隙元素
的含量。
表Ｉ ＴＡｌ５钛合金原始棒材和粉末的间隙元素含量对比（ｗ１％）
Ｔａｂ．１
Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ ｅｌｅｍｅｎｔ ｃｏｎｔｅｎｔ ｂｅｗｅｅｎ ｒａｗ ＴＡｌ５ ｂａｒ ａｎｄ ｐｏｗｄｅｒ（１∥％）
１前
获得质优价廉的钛合金球形粉末是满足热等静 压等特殊成形工艺及制备高性能钛合金构件的关键 环节。快速凝固制粉工艺是目前钛合金粉末生产最 重要的技术【ｌ。Ｊ。快速凝固工艺是将钛合金熔体直 接雾化制得球形粉末，或通过高压雾化介质的强烈 冲击力，或通过离心力使之破碎，冷却凝固来实现 的。采用雾化工艺制粉，能够增加合金元素的固溶 度，极大地降低了成分偏析（粉末颗粒成分均匀）， 能消除一些有害相，口晶粒随冷却速度增加而减小， 粉末枝晶间距减小，而且粉末成品率高、加工成 本低。３。４。。
图２所示为惰性气体雾化法和等离子旋转电极 法制备的ＴＡｌ５钛合金粉末颗粒形貌。从图中可以 看出，两种工艺制取的钛合金粉末均为球形度较好 的球形粉，但等离子旋转电极法制取的粉末颗粒边 缘更加光滑，即粉末颗粒表面更加平整，光洁度 较好。
图２ａ所示为惰性气体雾化粉末颗粒，一些小颗 粒的粉末黏附在大颗粒粉末表面上，出现连体的“卫 星”状。这是因为大的金属液珠受到外力冲击的瞬 间，破碎成无数个小液滴，液珠破碎的同时，还可 能发生不同尺寸颗粒间相互接触，尺寸大的颗粒具 有的能量高而冷却慢，小颗粒容易被吸附到大颗粒 的表面，再次成为一个较大的液体颗粒，并且颗粒 表面还有雾化过程中形成的凝固痕迹。图２ｂ所示为
收稿日期：２０１０—０９—０６ 作者简介：王琪（１９７０．），男，博士生，高级工程师，电话：０１０—６８３８３２５４，Ｅ—ｍａｉｌ：ｗａｎｇｑｉ７０３＠１６３．ｃｏｒｎ。
万方数据
第５期
王琪等：雾化法制备高品质钛合金粉末技术研究
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在合金成分标准要求范围内。这是由于制备过程中， 雾化环境完全被惰性气体保护，最大限度的避免了 Ｃ，Ｈ，０，Ｎ间隙元素含量的上升。对比惰性气体 雾化粉和等离子旋转电极粉，等离子旋转电极粉的 间隙元素增量要小于惰性气体雾化粉。 ３．２粒度分布
图２不同工艺制备的粉末颗粒形貌：（ａ）气体雾化粉末； （ｂ）ＰＲＥＰ粉末
Ｆｉｇ．２ Ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｈａｐｅ ｏｆ ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｐｏｗｄｅｒ：（ａ）ＧＡ ｐｏｗｄｅｒ； （ｂ）ＰＲＥＰ ｐｏｗｄｅｒ
图３为惰性气体雾化法和等离子旋转电极法制 备的钛合金粉末颗粒微观组织的金相照片。从图３ 中可以看出，粉末颗粒微观组织都有比较明显的、 不连续的原始口晶界，晶内是由快速凝固形成的细 小的胞状显微组织。由于粉末颗粒从形成到冷却凝 固速度快、时间短，因此粉末颗粒内部与边缘处的 晶粒尺寸相差很小，组织均匀程度较好，晶粒尺寸 都约为６５坤ｍ左右。图３ａ中惰性气体雾化粉末颗粒 内部存在气孔，粒度较等离子旋转电极粉末（图 ３ｂ）小。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｎｔｅｎｔ，ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｈａｐｅ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ＴＡ １５ ｐｒｅ—ａｌｌｏｙｅｄ ｐｏｗｄｅｒ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｉｎｅｒｔ—ｇａｓ ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ（ＧＡ）ａｎｄ ｐｌａｓｍａ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｐｒｏｃｅｓｓ（ＰＲＥＰ）ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ａｎａｌｙｚｅｄ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ
材料导报，１９９３，５：１２—１５． ［２］向青春，周彼德，李容德．快速凝固法制取金属粉末技术
的发展状况［Ｊ］．粉末冶金技术，２０００，１８（４）：２８３—２８９． ［３］王倩，李青春，常国威．快速凝固技术的发展现状与展
望［Ｊ］．辽宁工学院学报，２００３，２３（５）：４０—４４． ［４］游涛，袁小川，苏贵桥，等．钛合金快速凝固技术及其
（２）惰性气体雾化粉末粒度分布广、细粉收得 率高；等离子旋转电极粉末粒度分布窄，有利于控 制粒度分布范围。
（３）惰性气体雾化粉末颗粒有较多的连体吸附 颗粒，而且颗粒内部有气孔；等离子旋转电极粉末 颗粒呈规则的球形，表面光亮、圆滑。
（４）雾化粉末颗粒内部具有细小的胞状显微组织。
参考文献 ［１］曲选辉，黄伯云．快速凝同钛合金粉末的制备技术［Ｊ］．
２实验材料及方法
２．１ 实验材料 实验所用原材料母合金为国产ＴＡｌ５钛合金棒
材，经（７８０±１０）ｏＣ退火处理，合金名义成分为Ｔｉ一 ６．６ＡＩ一２Ｚｒ—１．７Ｍｏ一２．３Ｖ，其卢相稳定系wk.baidu.com心＝ ０．３。从口相稳定系数看，此合金实际上已经落入口
从表ｌ中可以看出，两种工艺制备的球形粉末， 其Ｃ，Ｈ，Ｏ，Ｎ ４种间隙元素的含量和原料棒材相 比，间隙元素增量均限制在了较小范围，并且仍都
等离子旋转电极制备工艺和惰性气体雾化工艺 制得的粉末粒度分布如图１所示。
等离子旋转电极制备的粉末颗粒形貌，粉末颗粒呈 规则球形，而且颗粒表面光亮圆滑。这种球形粉末 的综合性能最好，最适合于热等静压等成形工艺的 要求，相对于其他形状的粉末颗粒，能使凝固速度 有效提高，在粉末处理、运输、除气时表现出良好 的性能。该球形粉末的振实密度可以达到６５％左 右，，并且具有很好的稳定性旧。。