近年来,钛合金作为一种新型的合金,具有优良的力学性能,使其在医学及航空航天领域倍受青睐。但医疗器械及发动机叶片等零部件的加工因具有尺寸精度高且无二次污染等要求,使得加工成型工艺造成为难点。而3D打印技术因具有制造周期短、成型不受零件复杂程度限制、以及节材、节能等优势,有效的解决了钛合金在医疗植入类、航空航天发动机涡轮叶片等领域的成型技术问题。金属3D打印钛合金粉末的质量是影响快速增材制造技术在钛合金零部件生产制造中能否得到推广应用的重要因素。与其它雾化工艺相比,自行研究设计的钛合金超音速等离子雾化工艺替代了传统坩埚加热的工艺且具有更高的冷却效率。但在试验研究初期发现,阴极喷嘴内产生气体回流现象及阳极喷嘴中雾化气流分布差等问题。为了解决这一问题,需要对雾化喷嘴气体内进行有限元分析,得到喷嘴内气体流场的分布情况。本课题利用建模软件和ANSYS-Workbench模拟软件平台对自行研究设计的超音速等离子雾化喷嘴内的等离子气体及雾化气体分别进行有限元分析和试验验证。本文的主要研究内容分为设计及优化等离子喷嘴和超音速雾化喷嘴两个部分。对超音速等离子喷嘴内回流区域进行有限元动力学分析及结构优化。计算结果表明:结构优化前,在等离子气体压强为0.5MPa时,钨极下方产生了明显的回流区。垂直向上的最大回流速度达到了15m/s。通过优化阴极喷嘴及钨极结构后,开通分流气道,有效的消除了回流现象。对超音速雾化喷嘴内气体流场进行有限元动力学分析及结构优化。计算结构表明:结构优化前紧耦合环缝气道出口处最大速度为495m/s,雾化区域内最大速度为272m/s。结构优化后气道出口处最大速度为614m/s,雾化区域内最大速度为345m/s。满足得到细小球形钛粉速度的设计要求。对优化后的超音速等离子雾化喷嘴进行加工制备。试验结果表明:制得的钛合金粉末粒度多集中在50-74μm之间,属于部分细粉范围内,可应用于医疗级及航空级等领域应用范畴,满足设计制备要求。