快速凝固制取金属粉末技术的发展状况（二）

　　2．离心雾化法                
　　离心雾化法是把熔融金属液从坩埚或浇包浇注到旋转的圆盘或杯中，或者直接熔化旋转金属棒料的一端，在旋转离心力的作用下金属液被破碎成小液滴，随后凝固成金属粉末。    
　　2.1旋转电极雾化法(REP)                
　　消耗电极圆形原料棒沿其长轴方向高速旋转，末端伸入雾化室，被钨电极的电弧熔化。由于旋转，熔融金属液流在切线方向上发散成小液滴。液滴在凝固前有足够的时间球化，从而获得光滑的球形粉末。旋转电极雾化冷却速度相对较低，约为103℃/s，粉末的粒度范围为50-400μm，平均直径约200μm[11]。棒料还可以采用等离子弧(PREP)、激光(LREP)或电子束熔化，以减少钨电极的污染。旋转电极法由于熔化不在坩埚内进行，熔液十分清洁，因此常用来生产活性金属的高纯粉末，如钛、铌、钽、钒和其它金属粉末[12]。在等离子旋转电极法中，将等离子炬配置在稍微偏离电极表面和熔体中心线的位置，偏离量决定于电极材料和电极直径，使金属液熔体在旋转电极的光滑表面上运动，这样通过熔体偏离可获得良好的球形粉末[13]。旋转电极雾化法已应用于工业生产，但此工艺的工艺参数不易控制，因此所生产的粉末粒度分布难以符合预定要求。          
　　2.2快凝固速度法(RSR)                
　　快凝固速度法也称作旋转盘雾化法，其工艺原理为：熔融金属液用底注式坩埚浇注到旋转的凹形圆盘雾化器中，圆盘转速达到35000转/分钟，在离心力作用下，金属熔液沿切线方向喷射出来形成微滴，受到高速氦气流的强制对流冷却，液滴快速凝固成粉末。所得粉末为球形，冷却速度估计达105℃/s[14]。与快凝固速度相关的还有两个工艺：离心射铸法(CSC)和电子束旋转圆盘法(EBRD)，它们分别通过电弧和电子束熔化自消耗电极[15]。目前，美国普拉特＆#8226;惠特尼公司用快凝固速度法制取金属粉末已进入稳定的大工业生产阶段，用来生产铝、镍、铟、镍铝钼合金等多种金属粉末，现已生产了200多种快速凝固高温合金粉末[16]。快凝固速度法容易引起的问题有坩埚漏嘴的侵蚀和旋转圆盘的变形，尤其是在生产高温或活性合金粉末时问题更加突出。          
　　2.3旋转带孔杯法(RPC)       
　　旋转带孔杯法是把熔融金属液浇注到快速旋转的钢杯中，在钢杯的杯壁上钻有许多小孔，在离心力作用下，金属液从小孔中挤出，在空气中飞行冷却，形成针状粉末颗粒，其尺寸为长1000-5000μm，直径1000μm。粉末颗粒由于尺寸相对较大，飞行速度低，因此冷却速度较小，约为101℃/s。旋转带孔杯法仅应用于低熔点金属，如铝、铅、锌等[17,18]。          
　　2.4熔液提取法                
　　熔液提取法是金属或合金在电加热槽中熔化后，通过提升装置使液面与上部的旋转轮轮缘稳定接触，轮缘上有许多缺口，粘附于轮缘的熔液停留一定时间后被离心力甩出，冷却凝固成条状、丝状或纤维状粉末。所得粉末的纵横比取决于轮缘缺口的距离。粉末的直径约10-60μm，长3-6mm，冷却速度105-106℃/s[19,20]。熔液提取工艺已达到工业生产规模，可用来生产特定形状的钛、碳钢、不锈钢和高速钢粉末，此工艺不存在喷嘴堵塞的问题，而且也可用于生产活性金属粉末。    
　　3．机械雾化法   
　　机械雾化法是用纯粹机械方法把金属液破碎成小液滴，然后快速凝固成金属粉末。   
　　3.1双辊雾化法                
　　双辊雾化法是用高频加热使坩埚内的合金熔化，待达到预定温度后通入氩气，在氩气压力下，熔融合金液经漏嘴喷射到高速反向旋转的双辊辊缝中，熔液通过辊缝时形成平板液流，随后雾化成液滴，进入快冷熔池凝固成粉末[21]。金属液流雾化成液滴被认为是由于形成气穴的缘故。为了防止金属液在辊缝中预先发生凝固，必须严格控制辊轮的热扩散条件，一般辊面采用耐热材料或在金属辊面涂一层碳，使辊面的导热系数大大减小。所形成的粉末颗粒的形状可以是片状、针状、不规则形状或球形状，对于200μm厚的长片状粉末其冷却速度估计达105-106℃/s。双辊雾化工艺可以用来生产Al、Pb、Sn等金属粉末，还可以用来生产非晶粉末，如Ni75is8B17、Co72.5is12.5B15等[22,23]。双辊法现主要用于工业大规模制取非晶态合金薄带，而用于雾化制粉尚处于试验研究阶段。          
　　3.2振动电极雾化法                 
　　振动电极雾化法是在真空或惰性气体保护室中，一端自由的原料棒电极不断向另一固定的水冷电极移动，原料棒的自由端由电弧熔化，熔化的金属液由于电极的振动产生液滴，原料棒电极的振动由一共振器产生。由于液滴飞行速度慢，可以获得球形粉末，但冷却速度很小，估计小于101℃/s[24]。这种雾化方法可以用来生产高纯度或者高活性金属粉末，但没有得到广泛应用，也不具备进行工业大规模生产的潜力。          
　　3.3Duwez枪法                
　　较少的合金料(常小于500mg)在坩埚中感应熔化，由2-3Mpa或更高的高压气体作用，振动管中的振动膜片破坏，产生振击波，使熔融金属液破碎雾化成液滴，液滴的速度可达几百米/秒，在与静止基体撞击后，冷却成很薄的片状粉末，片状粉末厚度不均匀，在0.1-10μm范围内变化。由于较大的冲击速度和小的液滴尺寸，Duwez枪法工艺可获得很高的冷却速度，达109℃/s[25,26]。此法可应用于许多金属和合金系统，但仅限于实验室研究。          
　　3.4锤砧法                
　　锤砧法是把金属料放置在砧座的水平面上，用电弧、等离子束或电子束进行熔化后，将重锤直接砸在砧座上，从而获得圆形片状粉末，粉末尺寸为直径25mm，厚约5-300μm。冷却速度取决于片状粉末的厚度，在104-106℃/s的范围内[27]。与锤砧法原理相似的还有活塞砧座工艺和双活塞工艺，它们分别是在运动的活塞和砧座之间，及两个相向运动的活塞之间挤压金属液滴，从而获得片状粉末[28]。锤砧法被广泛用于实验室制取薄片状粉末试样，也适用于各种金属和合金粉末。   
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