制备金属微细粉体和球形颗粒的研究

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1、制备金属微细粉体和球形颗粒的研究摘要微细金属粉体是一种重要的工业原料，随着金属注射成型、金属粉末激光烧结等技术的发展，对微细金属粉体材料的粒度、纯净度、形貌等方面的要求逐渐提高。为了提高气雾化效果，降低粉末粒度，控制金属熔液的温度，充分收集金属粉末，对雾化制粉装置进行了优化改进。应用超音速射流喷嘴设计理论，研制了拉瓦尔型雾化喷嘴，提高了雾化气流速度；采用电阻丝对熔液腔直接加热，实现了对熔融金属温度控制；增加雾化室的高度，增大了金属液滴的球化距离从而提高粉末的球形度；安装了二级粉末收集装置，提高了粉末收集率。以Sn63％．Pb37％

2、为材料，应用单因素实验方法，采用激光粒度分析仪等设备表征粉体粒度，采用电子扫描显微镜表征粉体的形貌，研究了双层气雾化喷嘴结构，雾化压力、过热度等工艺参数对粉体的粒度、球形度、收粉率的影响。确定了最佳的工艺参数：上层压力1．4MPa、下层压力1．4MPa、过热度230℃、导液管突出高度4mm。所制备粉末平均粒度为4．999m，球形度较好。相比较以往实验结果，雾化效果明显改善，粒度降低了一个数量级，推广应用前景良好。采用ADINA软件CFD模块对气雾化气流场分布情况进行模拟，比较了单、双层雾化喷嘴所产生的雾化气流场，分析了双层雾化喷嘴

3、的优点，并研究了导液管突出高度和雾化喷嘴的角度对气流场分布的影响，为雾化装置的进一步改进提供了理论依据。根据均匀颗粒成型法理论，研制了金属球形颗粒制备装置。以Sn63％．Pb37％为材料，采用单因素实验方法，研究了下落距离、冷却介质、漏嘴形式、漏嘴直径、下压距离、下压频率、加热温度等工艺参数对颗粒的形貌和粒径的影响。确定了最佳的实验参数：采用甘油作为冷却介质，采用直径0．3mm的缩扩式漏嘴，下落距离20mm，下压距离5mm，下压频率3次／秒。所制备的焊锡小球粒径主要分布在0．75mm～0．85mm，球形度良好。本文对金属颗粒制备的

4、研究为金属球形颗粒的工业化生产奠定了技术基础。关键词：微细金属粉体，金属球形颗粒，超音速气雾化，均匀颗粒成型法，工艺参数研究ⅡPRoDUCTIoNoFFINEMETALPoWDERANDSPERICALMETALPARTICLEABSTRACTFinemetalpowderlSanimportantkindofmaterialforindustry．Withthedevelopmentofsuchtechnologiesasmetalpowderinjection，anddirectlasermetalsintering，ther

5、equirementsofgranularity,purityandsphericityforfinemetalpowderbecomehigher．Inordertoimprovetheatomizationeffect，todecreasegranularity,tocontroltemperatureofthemelt，andtocollectpowderadequately，theatomizationapparatusisreformedandimproved．Byapplyingdesigntheoryofultras

6、onicjetfluidnozzle，atomizationnozzleofLavaltypeisdesignedtoincreaseatomizationgasvelocity．Byheatingmeltingchamberdirectlybyresistancewire，temperatureofmoltenmetaliscontrolled．Byincreasingtheheightofatomizationchamber,shperoidizatiOntimeofmetaldropletisraised，therebyde

7、velopingthesphericityofmetalpowder．Byassemblingtwo—stagepowdercollectingapparatus，rateofpowdercollectingisincreased．Intheexperiment，Sn63％一Pb37％isusedasmaterial，singlefactorexperimentaldesignmethodisapplied，granularityischaracterizedbyMarvinLaserGrainSizeAnalyzer，andsp

8、hericityischaracterizedbySEM．Theeffectsofdoublelayeratomizer，atomizationpressure，anddegreeofsuperheatongranularity，sphericit