中国粉体网讯 增材制造技术是当今最有发展潜力的制造技术之一，它颠覆了传统的加工理念，为未来的加工技术提供了广阔的发展空间。金属粉末是最常用的金属增材制造原料，然而，相对于传统的基于粉体的加工技术，金属增材制造技术对金属粉末的粒径分布、纯度、球形度等指标有特定的要求，用于热喷涂、粉末冶金等工艺的金属粉末不能直接用于金属增材制造。因此，有必要对金属粉末制备技术进行改进以满足金属增材制造的要求。金属熔体气体雾化工艺（gas atomization，GA）是目前用于制备增材制造专用金属粉末的主要工艺之一，具有成本低、适用范围广、细粉收得率高等优势。然而，传统气体雾化制粉工艺所制备的金属粉末中往往含有大量的空心粉、卫星粉，严重影响了金属粉末的质量和后续应用。
气雾化制粉示意图
空心粉形成机理
空心粉是雾化粉末中常见的一类缺陷。在粉末的致密化过程中，如热等静压、热挤压等，被束缚在粉末内部的气体会在高压作用下收缩形成更细小的具有较高内压的孔洞，然而一旦将成形件置于高温无外压条件下，存留在粉末中的孔洞可能会继续膨胀长大，导致材料的致密度降低以及形成孔隙缺陷，降低材料的疲劳强度与断裂韧性。
空心粉中的孔洞/孔隙一般存在两种形态：一种是雾化气体被束缚在粉末内部形成的闭孔，其尺寸一般为粉末尺寸的10%~90%，在粉末的中心区域以及靠近粉末表面的区域均有分布，一般在粒度较粗的粉末中常见；另一种是枝晶间凝固收缩形成的孔隙，其尺寸一般小于粉末尺寸的5%，在粉末内部与表面均有分布。
液滴袋式破碎机制及空心粉形成机理
卫星粉形成机理
卫星粉是若干小颗粒粉末粘附在大颗粒粉末表面而形成的一种缺陷粉。卫星粉的存在会降低金属粉末的松装密度、球形度以及流动性，不利于粉末的铺设过程，对金属增材制造工艺（尤其是一些基于铺粉技术的工艺）有着不可忽略的影响。此外，这种缺陷粉很难通过后续处理手段有效地去除，因此需要从源头上控制其形成。
气体雾化18Ni300粉末形貌
据研究，雾化室的封闭结构使其侧壁附近产生宏观尺度的涡流，即回流（gas recirculation，GR），其中夹带了一些完全凝固的小尺寸颗粒。回流区内回旋上升的小尺寸颗粒与上游雾化气流中未完全凝固的大尺寸液滴之间的碰撞是卫星粉形成的主要原因之一。因此，采取气体整流措施限制回流引起的粉尘回旋就成了从宏观尺度上控制卫星粉形成的有效手段。目前，针对卫星粉控制的气体整流 措施有施加辅助气流、改进雾化室结构等。然而，整流参数（如辅助气流流量、雾化室尺寸等）对回流区内流场特征以及粉尘回旋运动的影响规律并没有被系统地研究。
2025年7月17日，中国粉体网将在湖南·长沙举办“2025高端金属粉体制备与应用技术大会暨2025通信电子、3D打印、粉末冶金市场金属粉国产化交流会”。届时，我们邀请到南方科技大学黎兴刚教授出席本次大会并作题为《气体雾化金属粉体缺陷形成机理及控制方法研究》的报告，黎兴刚教授将为您深入剖析气体雾化制粉过程中粉体缺陷的形成机制，并系统介绍粉体缺陷控制方法的前沿研究进展。
个人简介：
黎兴刚，南方科技大学材料科学与工程系研究教授，博士生导师，深圳市孔雀计划海外高层次人才，北京市科技新星。主要从事金属雾化制粉技术、金属增材制造技术、粉末冶金技术、多相流传热传质过程仿真模拟等交叉领域的研究。主持国家自然科学基金面上项目、GF科工局进口替代项目、科技部科技创新领军人才项目、北京市科技项目、深圳市科创委项目等十余项。开发了国内首台耦合压力-气体雾化制粉装备及相关技术。主编/参编专著4部，发表学术论文80余篇，授权专利10余项。担任《粉末冶金技术》、《粉末冶金材料科学与工程》等期刊编委。
参考来源：
赫新宇，黎兴刚等：气体雾化制粉工艺中基于气体整流的卫星粉控制技术
黎兴刚，等：面向金属增材制造的气体雾化制粉技术研究进展
徐金鑫，黎兴刚等：层流气体雾化制粉工艺粉末形貌及雾化机理
（中国粉体网编辑整理/留白）
注：图片非商业用途，存在侵权请告知删除！
