4．其他霧化方法
4.1電流體動力霧化法(EHDA)
電流體動力霧化法的霧化原理是將幾千伏的額定電壓施加到發(fā)射極毛細管內(nèi)金屬液流的表面上，建立強電場。強電場在熔液表面產(chǎn)生強大的力，足以克服表面張力，使液流發(fā)射成小液滴。帶電的小液滴加速飛向收集器，若在凝固前撞擊到一冷卻基體上，就可以獲得片狀顆?；蛐纬赏繉樱蝗粼陲w行過程中充分凝固則可獲得球形粉末。所得粉末的尺寸可通過調(diào)節(jié)施加的電場強度、發(fā)射極的幾何形狀和熔液的溫度等加以控制，范圍為100nm-100μm，當(dāng)粒度為0.01μm時，
冷卻速度達107℃/s[29]。已用這種方法生產(chǎn)出Cu、Is、Al、Fe和Pb等金屬粉末。電流體動力霧化法特別適用于制取粒度和粒度分布必須嚴格控制的非晶或微晶粉末，主要用于快速凝固技術(shù)的基礎(chǔ)理論研究。
4.2 可溶性氣體霧化法
可溶性氣體霧化法也稱為真空霧化法。其原理是在壓力下，將被氣體(可以是氮氣、氫氣、氬氣)過飽和的金屬熔液，經(jīng)過輸送管送入真空室中，由于氣壓差作用氣體突然從熔液中逸出，膨脹，引起金屬液破碎成液滴，隨后凝固成高純、無氧化、潔凈的金屬粉末。所獲得的粉末尺寸分布較為分散，約20-100μm。由于冷卻主要是在真空中通過輻射進行，因此冷卻速度較低，為101-102℃/s。用這種方法已成功地生產(chǎn)了鎳基、鈷基、銅基和鋁基合金粉末[30]。
4.3 電火花刻蝕工藝
電火花刻蝕工藝原理是兩塊相距很近的電極由要被霧化的金屬材料做成，浸在電介質(zhì)中。對電極施加電壓，當(dāng)電場足夠大時，引起陰極發(fā)射，不斷產(chǎn)生電火花。每次電火花熔化微量的金屬，熔化后的金屬液立即在電介質(zhì)中冷卻，凝固成球形粉末粒子。電火花刻蝕工藝冷卻速度可達105-106℃/s，用來制取各種細顆粒非晶和微晶粉末[31,32]。此工藝工藝參數(shù)易控制，細粉的收得率高，但生產(chǎn)率太低，每秒鐘僅生產(chǎn)幾毫克。
4.4 等離子霧化法
等離子霧化法其中最重要的部分是等離子槍。在槍體內(nèi)由帶電弧的離子化氣體構(gòu)成等離子體。氣體可以是Ar或N2,并混有He或H2。由于等離子的溫度非常高，從而引起槍體內(nèi)氣體體積急劇膨脹，使等離子氣體沖出槍口，進入低壓室，液滴速度高達3馬赫。等離子霧化法可以用來霧化預(yù)合金粉末，如Ni、Al、Mg等，冷卻速度在103-106℃/s的范圍內(nèi)，還可以用來在一冷卻基體上形成亞穩(wěn)表面層[33]。
此外，蒸發(fā)冷凝法、乳化法、滴管法也都可以用來快速凝固制取金屬粉末[16]，但使用均不廣泛。
5．國內(nèi)快速凝固制取金屬粉末的發(fā)展狀況
60年代末，國內(nèi)成功地用高壓水霧化法制取了鎳基高溫釬焊合金粉末，70年代中期，用水霧化預(yù)合金鋼粉技術(shù)的研究獲得成功[34]，這些都是敝開式水霧化法。到80年代，相繼出現(xiàn)正壓式和負壓式密封型高壓水霧化制取低含氧量金屬粉末的裝置，并正式投入生產(chǎn)使用，能制得含氧量較低的高速鋼、不銹鋼、噴焊用Co基、Ni基、Fe基金屬粉末。近十年來，國內(nèi)研究重點逐漸轉(zhuǎn)向高壓氣霧化[35]，對環(huán)縫式和環(huán)孔式氣體霧化噴嘴進行了設(shè)計和研究[36]，建立了氣霧化制銅粉生產(chǎn)線，年生產(chǎn)能力達800～1000噸[37]。對于水霧化和氣霧化粉碎過程機理的研究也有一些工作。
中科院金屬所、中南工業(yè)大學(xué)等單位對超聲氣體霧化進行了研究[38]。國內(nèi)還開發(fā)研制了氣體霧化和高速旋轉(zhuǎn)圓盤快凝相結(jié)合的快速制粉方法，旋轉(zhuǎn)圓盤用來加快冷卻速度，起進一步離心霧化和冷凝作用[39]。另外，還報導(dǎo)了用旋轉(zhuǎn)葉片急冷裝置制取粉末的方法，即通過高速旋轉(zhuǎn)的葉片將液流打擊粉碎，凝固成合金粉粒，冷卻速度達104℃/s以上[40]。
5．結(jié)束語
在本世紀七、八十年代快速凝固霧化制粉工藝發(fā)展迅速，各種方法紛紛涌現(xiàn)，其中有些工藝方法到九十年代得到了較大完善，并投入大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，如高壓氣體霧化方法、快凝固速度法等。而超聲氣體霧化法、熔液提取法等也達到了工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模。這些快速凝固霧化制粉工藝方法各具特色、各有自己的適用范圍。隨著粉末冶金工業(yè)的發(fā)展，這些工藝方法必將獲得更為廣泛的應(yīng)用。
4.1電流體動力霧化法(EHDA)
電流體動力霧化法的霧化原理是將幾千伏的額定電壓施加到發(fā)射極毛細管內(nèi)金屬液流的表面上，建立強電場。強電場在熔液表面產(chǎn)生強大的力，足以克服表面張力，使液流發(fā)射成小液滴。帶電的小液滴加速飛向收集器，若在凝固前撞擊到一冷卻基體上，就可以獲得片狀顆?；蛐纬赏繉樱蝗粼陲w行過程中充分凝固則可獲得球形粉末。所得粉末的尺寸可通過調(diào)節(jié)施加的電場強度、發(fā)射極的幾何形狀和熔液的溫度等加以控制，范圍為100nm-100μm，當(dāng)粒度為0.01μm時，
冷卻速度達107℃/s[29]。已用這種方法生產(chǎn)出Cu、Is、Al、Fe和Pb等金屬粉末。電流體動力霧化法特別適用于制取粒度和粒度分布必須嚴格控制的非晶或微晶粉末，主要用于快速凝固技術(shù)的基礎(chǔ)理論研究。
4.2 可溶性氣體霧化法
可溶性氣體霧化法也稱為真空霧化法。其原理是在壓力下，將被氣體(可以是氮氣、氫氣、氬氣)過飽和的金屬熔液，經(jīng)過輸送管送入真空室中，由于氣壓差作用氣體突然從熔液中逸出，膨脹，引起金屬液破碎成液滴，隨后凝固成高純、無氧化、潔凈的金屬粉末。所獲得的粉末尺寸分布較為分散，約20-100μm。由于冷卻主要是在真空中通過輻射進行，因此冷卻速度較低，為101-102℃/s。用這種方法已成功地生產(chǎn)了鎳基、鈷基、銅基和鋁基合金粉末[30]。
4.3 電火花刻蝕工藝
電火花刻蝕工藝原理是兩塊相距很近的電極由要被霧化的金屬材料做成，浸在電介質(zhì)中。對電極施加電壓，當(dāng)電場足夠大時，引起陰極發(fā)射，不斷產(chǎn)生電火花。每次電火花熔化微量的金屬，熔化后的金屬液立即在電介質(zhì)中冷卻，凝固成球形粉末粒子。電火花刻蝕工藝冷卻速度可達105-106℃/s，用來制取各種細顆粒非晶和微晶粉末[31,32]。此工藝工藝參數(shù)易控制，細粉的收得率高，但生產(chǎn)率太低，每秒鐘僅生產(chǎn)幾毫克。
4.4 等離子霧化法
等離子霧化法其中最重要的部分是等離子槍。在槍體內(nèi)由帶電弧的離子化氣體構(gòu)成等離子體。氣體可以是Ar或N2,并混有He或H2。由于等離子的溫度非常高，從而引起槍體內(nèi)氣體體積急劇膨脹，使等離子氣體沖出槍口，進入低壓室，液滴速度高達3馬赫。等離子霧化法可以用來霧化預(yù)合金粉末，如Ni、Al、Mg等，冷卻速度在103-106℃/s的范圍內(nèi)，還可以用來在一冷卻基體上形成亞穩(wěn)表面層[33]。
此外，蒸發(fā)冷凝法、乳化法、滴管法也都可以用來快速凝固制取金屬粉末[16]，但使用均不廣泛。
5．國內(nèi)快速凝固制取金屬粉末的發(fā)展狀況
60年代末，國內(nèi)成功地用高壓水霧化法制取了鎳基高溫釬焊合金粉末，70年代中期，用水霧化預(yù)合金鋼粉技術(shù)的研究獲得成功[34]，這些都是敝開式水霧化法。到80年代，相繼出現(xiàn)正壓式和負壓式密封型高壓水霧化制取低含氧量金屬粉末的裝置，并正式投入生產(chǎn)使用，能制得含氧量較低的高速鋼、不銹鋼、噴焊用Co基、Ni基、Fe基金屬粉末。近十年來，國內(nèi)研究重點逐漸轉(zhuǎn)向高壓氣霧化[35]，對環(huán)縫式和環(huán)孔式氣體霧化噴嘴進行了設(shè)計和研究[36]，建立了氣霧化制銅粉生產(chǎn)線，年生產(chǎn)能力達800～1000噸[37]。對于水霧化和氣霧化粉碎過程機理的研究也有一些工作。
中科院金屬所、中南工業(yè)大學(xué)等單位對超聲氣體霧化進行了研究[38]。國內(nèi)還開發(fā)研制了氣體霧化和高速旋轉(zhuǎn)圓盤快凝相結(jié)合的快速制粉方法，旋轉(zhuǎn)圓盤用來加快冷卻速度，起進一步離心霧化和冷凝作用[39]。另外，還報導(dǎo)了用旋轉(zhuǎn)葉片急冷裝置制取粉末的方法，即通過高速旋轉(zhuǎn)的葉片將液流打擊粉碎，凝固成合金粉粒，冷卻速度達104℃/s以上[40]。
5．結(jié)束語
在本世紀七、八十年代快速凝固霧化制粉工藝發(fā)展迅速，各種方法紛紛涌現(xiàn)，其中有些工藝方法到九十年代得到了較大完善，并投入大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，如高壓氣體霧化方法、快凝固速度法等。而超聲氣體霧化法、熔液提取法等也達到了工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模。這些快速凝固霧化制粉工藝方法各具特色、各有自己的適用范圍。隨著粉末冶金工業(yè)的發(fā)展，這些工藝方法必將獲得更為廣泛的應(yīng)用。