固氣兩相流霧化制備微細(xì)不銹鋼粉末工藝的研究.pdf

1、微細(xì)不銹鋼粉末已經(jīng)成為全球的金屬注射成型(MetalInjectionModling簡(jiǎn)稱(chēng)MIM)產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)原材料，其冶金零部件具有優(yōu)良的耐腐蝕性，高強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。本文采用一種新型的霧化方法即采用含有可溶性的高濃度食鹽顆粒介質(zhì)的高速氣流對(duì)液體金屬或合金進(jìn)行霧化的固氣兩相流霧化法，對(duì)不銹鋼粉末的制備進(jìn)行了研究。在熔體溫度為1550～1700℃，氣體壓力為0.9MPa，氣體介質(zhì)流量為6m3/min，金屬液流量為42g/s，

2、固體介質(zhì)鹽(NaCl)流量為58g/s等條件下，制備出平均粒徑為20μm，球形度良好的不銹鋼粉末。 首先對(duì)比研究了固氣兩相流霧化與氣霧化工藝，發(fā)現(xiàn)在同等實(shí)驗(yàn)條件下，固氣兩相流霧化制得不銹鋼粉末要比普通氣體霧化所得粉末細(xì)，約為普通氣體霧化所得粉末粒度的二分之一到三分之一，而且0～100um范圍內(nèi)的粉末粒度分布更集中，粉末的球形度更高，粉末冷速更高，晶粒更細(xì)小。其次研究了固/氣比，金屬液質(zhì)量流率，氣體的壓力和流量等工藝參數(shù)對(duì)粉末性能

3、的影響，結(jié)果表明：粉末平均粒度隨著固/氣比的增大而減小，當(dāng)固/氣比達(dá)到一定值時(shí)，進(jìn)一步增大固/氣比，粉末平均粒度又會(huì)隨之變大；粉末平均粒度隨金屬質(zhì)量流率的減小而減小，隨氣體壓力和流量的增大而減小。此外，分析了介質(zhì)顆粒對(duì)粉末性能以及組織成分的影響。最終綜合分析各個(gè)參數(shù)對(duì)霧化的影響規(guī)律并結(jié)合實(shí)驗(yàn)條件，得出了最佳工藝參數(shù)組合。 本文對(duì)固氣兩相流霧化機(jī)理進(jìn)行了分析，分析表明有如下三種破碎機(jī)制：1.氣流對(duì)液柱的破碎及二次破碎；2.固體顆粒

4、對(duì)液滴碰撞的中心穿透破碎和對(duì)液滴的切向破碎作用機(jī)制，以及氣流和顆粒的聯(lián)合破碎液滴的機(jī)制，對(duì)此從動(dòng)力學(xué)的角度進(jìn)行了分析。3.固體顆粒對(duì)液膜的沖擊破碎作用，主要有“飛濺液滴形成機(jī)理”和“刮削液滴形成機(jī)理”。 最后，采用同種成分的不銹鋼粉末作為固體介質(zhì)，對(duì)固氣兩相流霧化進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：細(xì)粉收得率高于普通氣體霧化，但低于鹽霧化。其優(yōu)點(diǎn)是不用分離固體介質(zhì)，同種成分固體介質(zhì)可以采用篩分細(xì)粉后的粗顆粒粉末，進(jìn)行循環(huán)利用，提高原料的利用率