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电子束选区熔化成形技术(Selective electron beam melting,SEBM)具有能量利用率高、扫描速度快及真空环境无污染等优点,为成形高强不锈钢、钛合金及镍基高温合金等航空航天用金属材料提供了可能。球形金属粉末是SEBM技术应用的关键。其中,等离子旋转电极雾化法(Plasma rotating electrode process,PREP)制备的金属粉末表面光滑、球形度好,且很少出现卫星粉及空心粉等,基本满足SEBM技术对金属粉末的要求,但其粒度较粗,且不同粒度粉末的性能存在差异。因此,需要系统研究PREP制粉工艺、粉末性能及其对成形样品性能的影响规律。本文使用PREP法分别制备了高强不锈钢、Ti-6A1-4V及Inconel 71 8三种球形金属粉末,通过控制电极棒转速、电流强度及进给速率等参数,结合粉末形成过程及液滴破碎机理确定了最佳的制粉工艺;采用SEM、XRD及维氏硬度计等检测手段及分析方法对粉末性能进行了表征;以制备的-100目(<150μm)Ti-6Al-4V粉末为原料,采用SEBM技术成形Ti-6Al-4V合金,分析了其性能及微观组织的变化规律。得到的主要结论如下:(1)电极棒转速影响粉末的平均粒度(D50),随着转速的不断增大,D50减小;当材料不同而电极棒转速相同时,D50与σ/ρTm的值有关,σ/ρTm越小,D50越小。电流强度及进给速率主要影响粉末粒度的分布范围,随着电流强度或进给速率的减小,粒度分布变窄,D50变化不大。(2)三种材料粉末的最佳制备工艺分别为:高强不锈钢粉末:电极棒转速为18000 r/min,电流强度为1700 A,进给速率为0.8 mm/s;Ti-6A1-4V粉末:电极棒转速:18000 r/min,电流强度:1750 A,进给速率:1.0 mm/s;Inconel 718粉末:电极棒转速为18000 r/min,电流强度为1500 A,进给速率为0.8 mm/s。(3)随着粉末粒度的减小,粉末流动性值先增大后减小,松装密度和振实密度减小,氧含量增高;当粒度范围相同时,不同材料的流动性值、松装密度及振实密度与材料的理论密度有关;粉末粒度影响粉末表面形貌、横截面组织、相组成及显微硬度等,粉末粒度越小,其晶粒越细小,硬度越高。(4)采用SEBM技术制备Ti-6A1-4V合金(粉末粒度为-100目)的相对密度高达99.62%,且维氏硬度值为348.27 HV,高于传统方法制备的Ti-6A1-4V合金。