·168 北京科技大学学报 第34卷 (图4(c))和15g·min(图4(d))时，TC4粉的球 参考文献 化率迅速降低，其球化率分别为75%和45%. [1]Dias L.Trindade B.Coelho C.et al.Ti-Mg-Si alloys produced by 在射频等离子处理过程中，加料速率是影响 non-equilibrium processing methods:mechanical alloying and TC4粉末球化率的重要因素.图5为加料速率对粉 sputtering.Mater Sci Eng A,2004,364(1/2)273 末球化率的影响图.对比不同加料速率制备的球形 [2]Dabhade VV,Rama Mohan T R,Ramakrishnan P.Nanocrystal- TC4粉末球化率发现，随着加料速率的增加，TC4粉 line titanium powders by high energy attrition milling.Pouder 末的球化率呈逐渐降低的趋势.这主要是因为，当 Technol,2007,171(3):177 其他工艺参数不变时，增大加料速率导致单位时间 [3]Uchida M,Oyane A.Kim H M,et al.Biomimetic coating of lami- nin-patite composite on titanium metal and its excellent cell-adhe- 通过等离子区的粉末增多.然而，系统在固定的工 sive properties.Ade Mater.2004,16(13):1071 艺条件下所提供的能量为定值，难于满足过量粉末 [4]Heinl P.Muiller L.Komer C.et al.Cellular Ti-6Al-4V structures 的吸热、熔融和球化的需要，导致部分粉末未充分吸 with interconnected macro porosity for bone implants fabricated by 热、球化，残余一些原料粉末，粉末球化率降低.此 selective electron beam melting.Acta Biomater,2008,4(5): 外，加料速率的提高致使部分粉末在等离子体中的 1536 运行轨迹紊乱，偏离等离子体高温区，不利于粉末的 [5]Scott Weil K.Nyberg E,Simmons K.A new binder for powder in- 充分吸热，最终导致粉末球化率降低.在一定的工 jection molding titanium and other reactive metals.Mater Process 艺条件下，合理的加料速率是保证粉末高球化率的 Technol,2006,176(13):205 [6]Thian E S,Loh N H,Khor K A,et al.Microstructures and me- 重要条件. chanical properties of powder injection molded Ti-6Al-4V/HA 100 powder.Biomaterials,2002,23(14):2927 [7]Guo S B.Qu X H.He X B.et al.Powder injection molding of 80 Ti-6Al-4V alloy.J Mater Process Technol,2006.173(3):310 [8]Hartwig T.Veltl G.Petzoldt F,et al.Powders for metal injection 60 molding.J Eur Ceram Soc,1998.18(9):1211 [9]Gerling R,Schimansky F P.Prospects for metal injection mould- 0 ing using a gamma titanium aluminide based alloy powder.Mater Sci Eng A.2002.329-331:45 20 [10]Liu X H.Xu G.The Ti and its alloy powder made by inert gas atomization.Powder Metall Ind.2000,10(3):18 1012141618 加料速率gmin (刘学晖，徐广.惰性气体雾化法制取钛和钛合金粉末.粉末 图5加料速率对粉末球化率的影响 治金工业.2000.10(3)：18) Fig.5 Spheroidization ratio as a function of feeding rate [11]Yang X.Xi Z P.Liu Y.et al.Characterization of TiAl powders prepared by plasma rotating electrode processing.Rare Met Mater 3结论 Eng,2010.39(12):2251 (杨鑫，奚正平，刘咏，等.等离子旋转电极法制备钛铝粉末 (1)本文以不规则TC4粉末为原料，经过射频 性能表征.稀有金属材料与工程，2010.39(12)：2251) 等离子体处理后得到球形TC4粉末.制备的球形 [12]Bai L Y,Fan J M.Hu P,et al.RF plasma synthesis of nickel TC4粉表面光滑、球形度好，最佳的球化率可达 nanopowders via hydrogen reduction of nickel hydroxide/carbon- ate.J Alloys Compd,2009.481(1/2):563 100%. [13]Soucy C.Rahmane M.Fan X B.et al.Heat and mass transfer (2)球化处理后TC4粉末的松装密度、振实密 during in-flight nitridation of molybdenum disilicide powder in an 度和粉末流动性得到明显改善。松装密度由 induction plasma reactor.Mater Sci Eng A,2001,300(1/2): 1.25gcm3提高到2.52g·cm-3,振实密度由 226 2.05gcm-3增加到2.68gcm-3. [14]Kumar R,Cheang P,Khor K A.Radio frequency (RF)suspen- (3)加料速率是球化处理过程中对粉末球化率 sion plasma sprayed ultra-fine hydroxyapatite HA)/zirconia 的重要影响因素.随着加料速率的增加，TC4粉的 composite powders.Biomaterials,2003.24(15):2611 [15]Jiang X L.Boulos M.Induction plasma spheroidization of tung- 球化率降低.在其他工艺参数不变的情况下，加料 sten and molybdenum powders.Trans Nonferrous Met Soc China. 速率在2~5g"min-1可获得高球化率的粉末. 2006,16(1):13北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 ( 图 4( c) ) 和 15 g·min － 1 ( 图 4( d) ) 时，TC4 粉的球 化率迅速降低，其球化率分别为 75% 和 45% ． 在射频等离子处理过程中，加料速率是影响 TC4 粉末球化率的重要因素． 图 5 为加料速率对粉 末球化率的影响图． 对比不同加料速率制备的球形 TC4 粉末球化率发现，随着加料速率的增加，TC4 粉 末的球化率呈逐渐降低的趋势． 这主要是因为，当 其他工艺参数不变时，增大加料速率导致单位时间 通过等离子区的粉末增多． 然而，系统在固定的工 艺条件下所提供的能量为定值，难于满足过量粉末 的吸热、熔融和球化的需要，导致部分粉末未充分吸 热、球化，残余一些原料粉末，粉末球化率降低． 此 外，加料速率的提高致使部分粉末在等离子体中的 运行轨迹紊乱，偏离等离子体高温区，不利于粉末的 充分吸热，最终导致粉末球化率降低． 在一定的工 艺条件下，合理的加料速率是保证粉末高球化率的 重要条件． 图 5 加料速率对粉末球化率的影响 Fig． 5 Spheroidization ratio as a function of feeding rate 3 结论 ( 1) 本文以不规则 TC4 粉末为原料，经过射频 等离子体处理后得到球形 TC4 粉末． 制备的球形 TC4 粉表面光滑、球形度好，最佳的球化率可达 100% ． ( 2) 球化处理后 TC4 粉末的松装密度、振实密 度和 粉 末 流 动 性 得 到 明 显 改 善． 松 装 密 度 由 1. 25 g·cm － 3 提 高 到 2. 52 g·cm － 3 ，振 实 密 度 由 2. 05 g·cm － 3 增加到 2. 68 g·cm － 3 ． ( 3) 加料速率是球化处理过程中对粉末球化率 的重要影响因素． 随着加料速率的增加，TC4 粉的 球化率降低． 在其他工艺参数不变的情况下，加料 速率在 2 ～ 5 g·min － 1 可获得高球化率的粉末． 参 考 文 献 ［1］ Dias L，Trindade B，Coelho C，et al． Ti-Mg-Si alloys produced by non-equilibrium processing methods: mechanical alloying and sputtering． Mater Sci Eng A，2004，364( 1 /2) : 273 ［2］ Dabhade V V，Rama Mohan T R，Ramakrishnan P． Nanocrystal￾line titanium powders by high energy attrition milling． Powder Technol，2007，171( 3) : 177 ［3］ Uchida M，Oyane A，Kim H M，et al． Biomimetic coating of lami￾nin-apatite composite on titanium metal and its excellent cell-adhe￾sive properties． Adv Mater，2004，16( 13) : 1071 ［4］ Heinl P，Müller L，Krner C，et al． Cellular Ti-6Al-4V structures with interconnected macro porosity for bone implants fabricated by selective electron beam melting． Acta Biomater，2008，4 ( 5 ) : 1536 ［5］ Scott Weil K，Nyberg E，Simmons K． A new binder for powder in￾jection molding titanium and other reactive metals． J Mater Process Technol，2006，176( 1-3) : 205 ［6］ Thian E S，Loh N H，Khor K A，et al． Microstructures and me￾chanical properties of powder injection molded Ti-6Al-4V/HA powder． Biomaterials，2002，23( 14) : 2927 ［7］ Guo S B，Qu X H，He X B，et al． Powder injection molding of Ti-6Al-4V alloy． J Mater Process Technol，2006，173( 3) : 310 ［8］ Hartwig T，Veltl G，Petzoldt F，et al． Powders for metal injection molding． J Eur Ceram Soc，1998，18( 9) : 1211 ［9］ Gerling R，Schimansky F P． Prospects for metal injection mould￾ing using a gamma titanium aluminide based alloy powder． Mater Sci Eng A，2002，329--331: 45 ［10］ Liu X H，Xu G． The Ti and its alloy powder made by inert gas atomization． Powder Metall Ind，2000，10( 3) : 18 ( 刘学晖，徐广． 惰性气体雾化法制取钛和钛合金粉末． 粉末 冶金工业，2000，10( 3) : 18) ［11］ Yang X，Xi Z P，Liu Y，et al． Characterization of TiAl powders prepared by plasma rotating electrode processing． Rare Met Mater Eng，2010，39( 12) : 2251 ( 杨鑫，奚正平，刘咏，等． 等离子旋转电极法制备钛铝粉末 性能表征． 稀有金属材料与工程，2010，39( 12) : 2251) ［12］ Bai L Y，Fan J M，Hu P，et al． RF plasma synthesis of nickel nanopowders via hydrogen reduction of nickel hydroxide /carbon￾ate． J Alloys Compd，2009，481( 1 /2) : 563 ［13］ Soucy G，Rahmane M，Fan X B，et al． Heat and mass transfer during in-flight nitridation of molybdenum disilicide powder in an induction plasma reactor． Mater Sci Eng A，2001，300 ( 1 /2) : 226 ［14］ Kumar R，Cheang P，Khor K A． Radio frequency ( RF) suspen￾sion plasma sprayed ultra-fine hydroxyapatite ( HA ) /zirconia composite powders． Biomaterials，2003，24( 15) : 2611 ［15］ Jiang X L，Boulos M． Induction plasma spheroidization of tung￾sten and molybdenum powders． Trans Nonferrous Met Soc China， 2006，16( 1) : 13 ·168·