【摘 要】
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高温合金具有优异的高温强度,良好的抗氧化、抗热腐蚀性能,耐疲劳性能和断裂韧性等优点,被广泛应用于航空航天领域。近年来,增材制造技术的不断发展为高温合金复杂精密构件的成形制造提供了一种全新高效的途径。球形高温合金粉末是增材制造技术的基础,其粒径尺寸、球形度、流动性和松装密度等性能将直接影响着成形构件的质量。气雾化法具有细粉收得率高、粉末球形度好和氧含量低等优点,是目前生产高性能球形高温合金粉末的主流
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高温合金具有优异的高温强度,良好的抗氧化、抗热腐蚀性能,耐疲劳性能和断裂韧性等优点,被广泛应用于航空航天领域。近年来,增材制造技术的不断发展为高温合金复杂精密构件的成形制造提供了一种全新高效的途径。球形高温合金粉末是增材制造技术的基础,其粒径尺寸、球形度、流动性和松装密度等性能将直接影响着成形构件的质量。气雾化法具有细粉收得率高、粉末球形度好和氧含量低等优点,是目前生产高性能球形高温合金粉末的主流方法。本文选用不同的工艺参数进行了Fluent数值模拟和气雾化方法高温合金粉末的制备,研究雾化工艺参数变化对雾化流场结构和粉末性能的影响,获得的主要结论如下:建立了高温合金气雾化模型,使用多相流模型数值模拟了高温合金一次雾化过程:首先,导流管出口处的金属熔体与回流气体接触,熔体流动速度降低并开始径向扩展形成液膜,液膜在气体的扰动下逐渐不稳定,最后在液膜边缘处发生断裂,形成大尺寸液滴;而后使用离散相模型进行了二次雾化过程的数值模拟:一次雾化产生的大尺寸液滴在回流区气体的携带作用下,在回流区与超音速主射流区的边界湍流层位置发生了二次雾化破碎,形成了尺寸更小的颗粒,随气体射流一起沿轴向离开雾化室。在导流管伸出长度固定为0.6 mm的条件下,随着雾化气压的提高,回流区内速度和滞止压强都增加,9 MPa下的最大回流速度为237 m/s,滞止压强为357 KPa,有利于一次雾化的进行;在雾化气压固定为8 MPa的条件下,随导流管伸出长度的增加,回流区速度和滞止压强都不断减小,在导流管伸出长度为0 mm时的回流区速度和滞止压强分别为250m/s和353 KPa。导流管伸出长度对回流区速度影响较大,而雾化气压对滞止压强影响较大,雾化工艺参数的改变会对雾化流场结构产生较大影响。导流管伸出长度的减小和雾化气压的升高,都会导致粉末的粒径不断减小,实验与模拟都呈现出了相同的趋势。随雾化气压的增加,粉末的球形度下降,卫星粉和空心粉数量增加,在8 MPa的雾化气压下粉末的流动性和松装密度最好;随导流管伸出长度的增加,球形度先增加后降低,当导流管伸出长度为0.3 mm时粉末具有最佳的流动性,当导流管伸出长度为0.6 mm时,粉末松装密度最好。
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