等离子体雾化（Plasma Atomization,PA）是一种利用高温、高速的热等离子体射流来生产3D打印用高熔点球形金属粉末的新型、颠覆性技术。反转电极等离子体炬（Reversed-polarity plasma torch,RPT）作为产生等离子体射流的设备,是整个等离子体雾化技术的核心,其动静态特性决定了雾化粉末的最终质量。虽然反转电极等离子体炬在雾化生产中已经得到工业应用,但目前仍缺乏对其静态特性（主要包括伏安特性和热特性）和动态特性（弧根跳动对电弧电压和射流的影响）的系统性研究,导致最佳雾化工艺参数的确定缺乏依据,严重制约着金属粉末雾化制备的批次稳定性。针对以上问题,本文以自行研制的雾化用直流非转移弧反转电极等离子体发生器为研究对象,通过实验研究等离子体发生器工作参数对电压和热效率的影响,以指导确定最佳工艺参数,获得更高质量的球形粉末。同时,对不同工作情况下电压的波动特性展开研究,揭示等离子体发生器在不同工作参数下因电弧大尺度分流导致的电弧电压大幅度波动规律,确定等离子体发生器稳定运行的参数范围,保证生产的粉末批次稳定性。主要研究内容及结论如下:（1）通过实验研究不同工作状况（电流、气流量、电极正反接方式、有无喷嘴）下反转电极等离子体发生器的静态特性（即伏安特性及热效率特性）变化规律。结果表明:1)电弧电压随着电弧电流的增大略有增高,随着气流量的增大而显著增加。等离子体发生器的功率随着电流和气流量的增大而增大。2)热效率随气流量的增加而增加,但随电弧电流的增加而降低。3)相同工作参数下电极反接比电极正接时的电弧电压和热效率都要高。4)相同工作参数下有拉瓦式喷嘴比无喷嘴运行时的电弧电压高,热效率略有提升,而且射流速度可达到超音速。（2）基于相似理论建立了反转电极等离子体炬的伏安特性和热特性模型。为了对实验没有研究过的电压和热效率参数区进行合理的预测,用动态相似理论构造反转电极等离子体炬广义的电热特性模型。利用部分实验数据,获得了无量纲形式的工作参数与电热特性之间的关系式,以预测等离子体炬其他工作参数下的电热特性,并将建模得到的电压及热效率预测值与实验值对比来验证模型的精度。结果表明:1)由能量方程得到的焓数对电弧特性有显著影响,雷诺数和热导数分别影响电弧电压和热效率,加速数对电弧特性的影响相对来说较小,但是不可忽略。2)电压及热效率的预测值与实验值吻合度高,相对误差分别小于5%和3%,表明建模结果可靠,可在一定范围内预测反转电极等离子体炬的电热特性。（3）通过实验研究与信号分析相结合的方式,研究了电压波动的动态特性。结果表明:1)反转电极等离子体发生器的电弧电压波动随着电弧电流的增加而明显增大,气流量与电压波动之间的关系不明显。2)在电流160 A和气流量150 SLM情况下可以以较高功率（接近25 KW）稳定工作。3)在大电流情况下易发生大尺度分流现象导致电弧电压剧烈波动,形成锯齿波状的低频电压信号频率在0.2～3 Hz之间。4)采用短时傅里叶变换对电弧电压信号进行实时分析,可以准确地监测大尺度分流的产生,从而指导等离子体发生器工作参数的调整。