[00129962]锆基合金高球形粉体气雾化制备关键技术研究及3D打印应用探索

为了实现具有优异耐蚀性能的锆基非晶合金涂层制备,分别采取真空感应熔炼气雾化（Vacuum induction gas atomization,VIGA）以及无坩埚电极感应熔炼气雾化（Electrode induction melting gas atomization, EIGA）开展Zr-Cu-Ni-Al合金的气雾化粉体制备研究,通过工艺优化实现了高质量非晶态球形粉体的制备,并给予该粉体植被得到了具有优异耐蚀性能的非晶涂层。具体研究结果如下： （1）采用 VIGA气雾化技术开展了Zr-Cu-Ni-Al合金粉体的气雾化制备,采用优化喷嘴,掌握了合金熔体与坩埚界面特性,合金熔体温度、雾化气压力等工艺参数在VIGA气雾化过程中对Zr-Cu-Ni-Al合金球形粉体粒度分布、平均粒径、球形度、卫星球比例、空心球比例等性能指标的影响规律,实现了出粉率≥75%,球形粉粒度≤80 微米的细粉收得率≥50%,平均粒径约50微米,粉体球形度≥90%,空心球率≤5%,氧增量≤300 ppm,松装密度≥50%的技术指标。 （2）采用 EIGA气雾化技术开展了Zr-Cu-Ni-Al合金粉体的气雾化制备,采用优化喷嘴,获得了合金棒材的优化进给速度、旋转速度,掌握了雾化气压力、流量等工艺参数在EIGA气雾化过程中对Zr-Cu-Ni-Al合金球形粉体粒度分布、平均粒径、球形度、卫星球比例、空心球比例、松装密度、流动性等性能指标的影响规律,实现了出粉率≥90%,球形粉粒度≤80 微米的细粉收得率≥60%,平均粒径约40 微米,粉体球形度≥90%,空心球率≤5%,氧增量≤200 ppm,松装密度≥50%的技术指标。 （3）利用QC方法对气雾化制粉系统中氩气循环保护气的含氧量升高进行了原因分析,并提出改进措施进行改进,经过后期实验验证具有较好的效果,较好的解决了解决了气雾化制粉系统循环氩气纯度低的问题,可有效降低制备粉体的含氧量,为工业化生产奠定了技术基础。 （4）利用3D打印制备了Zr-Cu-Ni-Al非晶复合涂层,系统研究了基板材质、激光功率、扫描速度等工艺参数对涂层微观组织以及耐蚀性能的影响规律,发现随着能量输入密度的降低,涂层中非晶相含量不断升高,涂层耐蚀性能随非晶相的升高而提高。涂层腐蚀机制主要为点蚀,富铜相的溶解为引起点蚀的主要原因,较高的非晶相含量可有效阻断富铜相点蚀通道的形成,从而提高涂层的耐蚀性能。 （5）对制备的Zr-Cu-Ni-Al非晶复合涂层进行激光表面重熔处理,可实现涂层表面的快速熔凝,从而打断原有的树枝晶生长,形成非晶相。激光表面重熔处理后,涂层中非晶相比例显著提高,耐蚀性能大幅提升。