中國粉體網訊 增材制造技術是當今最有發展潛力的制造技術之一，它顛覆了傳統的加工理念，為未來的加工技術提供了廣闊的發展空間。金屬粉末是最常用的金屬增材制造原料，然而，相對于傳統的基于粉體的加工技術，金屬增材制造技術對金屬粉末的粒徑分布、純度、球形度等指標有特定的要求，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，有必要對金屬粉末制備技術進行改進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、細粉收得率高等優勢。然而，傳統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、衛星粉，嚴重影響了金屬粉末的質量和后續應用。
氣霧化制粉示意圖
空心粉形成機理
空心粉是霧化粉末中常見的一類缺陷。在粉末的致密化過程中，如熱等靜壓、熱擠壓等，被束縛在粉末內部的氣體會在高壓作用下收縮形成更細小的具有較高內壓的孔洞，然而一旦將成形件置于高溫無外壓條件下，存留在粉末中的孔洞可能會繼續膨脹長大，導致材料的致密度降低以及形成孔隙缺陷，降低材料的疲勞強度與斷裂韌性。
空心粉中的孔洞/孔隙一般存在兩種形態：一種是霧化氣體被束縛在粉末內部形成的閉孔，其尺寸一般為粉末尺寸的10%~90%，在粉末的中心區域以及靠近粉末表面的區域均有分布，一般在粒度較粗的粉末中常見；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%，在粉末內部與表面均有分布。
液滴袋式破碎機制及空心粉形成機理
衛星粉形成機理
衛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。衛星粉的存在會降低金屬粉末的松裝密度、球形度以及流動性，不利于粉末的鋪設過程，對金屬增材制造工藝（尤其是一些基于鋪粉技術的工藝）有著不可忽略的影響。此外，這種缺陷粉很難通過后續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
據研究，霧化室的封閉結構使其側壁附近產生宏觀尺度的渦流，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^內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星粉形成的有效手段。目前，針對衛星粉控制的氣體整流 措施有施加輔助氣流、改進霧化室結構等。然而，整流參數（如輔助氣流流量、霧化室尺寸等）對回流區內流場特征以及粉塵回旋運動的影響規律并沒有被系統地研究。
2025年7月17日，中國粉體網將在湖南·長沙舉辦“2025高端金屬粉體制備與應用技術大會暨2025通信電子、3D打印、粉末冶金市場金屬粉國產化交流會”。屆時，我們邀請到南方科技大學黎興剛教授出席本次大會并作題為《氣體霧化金屬粉體缺陷形成機理及控制方法研究》的報告，黎興剛教授將為您深入剖析氣體霧化制粉過程中粉體缺陷的形成機制，并系統介紹粉體缺陷控制方法的前沿研究進展。
個人簡介：
黎興剛，南方科技大學材料科學與工程系研究教授，博士生導師，深圳市孔雀計劃海外高層次人才，北京市科技新星。主要從事金屬霧化制粉技術、金屬增材制造技術、粉末冶金技術、多相流傳熱傳質過程仿真模擬等交叉領域的研究。主持國家自然科學基金面上項目、GF科工局進口替代項目、科技部科技創新領軍人才項目、北京市科技項目、深圳市科創委項目等十余項。開發了國內首臺耦合壓力-氣體霧化制粉裝備及相關技術。主編/參編專著4部，發表學術論文80余篇，授權專利10余項。擔任《粉末冶金技術》、《粉末冶金材料科學與工程》等期刊編委。
參考來源：
赫新宇，黎興剛等：氣體霧化制粉工藝中基于氣體整流的衛星粉控制技術
黎興剛，等：面向金屬增材制造的氣體霧化制粉技術研究進展
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理
（中國粉體網編輯整理/留白）
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