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增材制造用钛合金粉末制备

[ 作者:钛业资讯 | 发布时间:2021-12-27 | 浏览:145

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粉末材料作为金属增材制造的最主要基础原材料,是增材制造产业链中的重要组成部分。金属粉末特性对增材制造工艺稳定性、成形精密性和产品组织性能有关键影响。钛合金增材制造以钛合金粉末为原料,粉末粒度分布、纯净度、空心粉含量、流动性、松装密度等对成形件性能起着至关重要的作用。

不同增材制造工艺所适用粉末特性有所差异,但基本要求都是成分纯净、粒径分布窄,流动性好。基于上述要求,应用于增材制造的金属粉末多为球形粉末,制备工艺也以球形粉末制备技术为主。金属增材制造中常用铝基、铁基、铜基等材料大多采用坩埚熔炼气体雾化制备,但由于钛具有极强的化学活性,在高温状态下和绝大多数的单质和化合物发生反应,因此为保证钛合金粉末的纯净度和低含氧量不宜使用传统坩埚方式熔炼。当前球形钛粉制备技术集中于电极感应熔炼气体雾化(EIGA)、等离子旋转电极(PREP)、等离子火炬雾化(PA)和射频等离子球化(PS),几种方法均为无坩埚形式。

国内外主要增材制造钛粉供应商多以上述几种制备技术为基础,而且不同制备技术分别形成了代表性的设备和材料供应商,如德国ALD公司代表了EIGA设备的最先进水平,以PA技术为基础的AP&C几乎是高品质球形钛粉的代名词。几种钛粉制备方法在粉末特性、设备成本和生产效率方面各有优劣,但不可回避的一个问题就是细粒径粉末的制备成本。近几年铺粉用钛合金粉末市场价格已经大幅降低,但单价仍然明显高于其他增材制造粉末,一方面是由于钛本身材料价格高,作为高活性材料处理成本也高,另一方面和当前钛粉制备技术的细粉收得率和生产效率直接相关。虽然当前粉末成本并不是金属增材制造的最主要成本,钛的主要应用领域对价格也并不过分敏感,但在粉末需求不断增长的大背景下,降低成本是必然要求,因此开展钛粉制备技术开发和工艺优化具有重要意义。对球形钛粉制备而言,提高细粉收得率和相对连续工艺生产都是制备关键技术。