中國粉體網訊 鈦作為先進輕質高強度金屬材料，具有比強度高、密度低、耐腐蝕性能優異和生物相容性良好等優點，廣泛應用于航空航天、汽車工業、化工工業、生物醫療等領域。高性能球形鈦粉具有球形度高、流動性好、松裝密度高、氧含量低（＜0.15%）和粒度細小等特點，主要應用于先進粉末冶金技術、激光增材制造技術、熱噴涂技術等領域。
目前，制備球形鈦粉的主要工藝有氣霧化法、等離子旋轉電極法以及射頻等離子體球化法等。
氣霧化法制備球形鈦粉
氣體霧化法是目前工業化較成熟的一種制備鈦粉的方法，是借助高速氣流來擊碎金屬液流，由于該法只需克服液體金屬原子間的鍵合力就能使之分散，因此，具有良好的經濟性。氣體霧化法是利用高速惰性氣體對鈦金屬液進行霧化，破碎凝固后制得球形鈦粉的一種方法。
氣霧化制粉示意圖
氣霧化法具有成本低、生產效率高，鈦粉球形度高、氧含量低以及環境污染小等特點，適合注射成型粒徑的粉末只占很小的比例。
等離子旋轉電極法制備球形鈦粉
將金屬或合金制成自耗電極，電極端面受電弧加熱而熔化為液體，通過電極高速旋轉的離心力將液體拋出并粉碎成細小液滴，最后冷凝成粉末的方法就是旋轉電極法。
等離子旋轉電極原理示意圖
等離子旋轉電極法具有以下優點：粉末純凈度高，無污染、含氧量低，流程簡單；金屬液滴球化時間長，粉末球形度高，粒度分布窄，細粉收得率高；與氣霧化相比，等離子旋轉電極法不需要高速氣體流，因此避免出現因“傘效應”而產生的空心粉。但這種方法也有局限性：電極棒必須制作成特定尺寸的棒材，成本較高；電極棒是定長的，因此不能保證霧化的連續性，霧化效率低；電極轉速較快，高速旋轉過程中轉軸易磨損，因此如何保持高速旋轉電極的真空密封性和清潔度仍是關鍵問題。
射頻等離子體制備球形鈦粉
由于等離子體具有高溫、高焓、高的化學反應活性，并對反應氣氛及反應溫度具有可控性等特點，在粉體材料的合成制備和球化處理方面有其獨特的優點。射頻等離子體球化法是利用射頻電磁場的感應作用對各種氣體進行感應加熱，產生射頻等離子，利用高溫的等離子體熔化非球形粉末，熔融的粉末顆粒在表面的張力作用下，在極高的溫度梯度下，迅速冷凝形成球形度很高的小液滴，從而獲得球形粉末。
射頻等離子體裝置示意圖
射頻等離子體球化法的優點是可提高球形度，較好的改善粉末的流動性；可消除內部顆粒的孔縫，提高粉末松散度；可適當改變顆粒形貌，提高粉末的純度。此外，由于等離子體反應器內氣氛可控，該工藝更有利于快速、簡捷的制備出高純球形粉末，具有良好的工業化前景。
中國粉體網旗下粉體公開課平臺將于2020年8月14日舉辦“粉體球形化技術及裝備網絡研討會”，來自北京科技大學新材料技術研究院的郝俊杰教授將帶來題為《射頻等離子體球化制備微細球形鈦粉》的報告，屆時，他將介紹氣霧化制備球形金屬粉末技術及其特點，并在此基礎上，對球形鈦粉制備技術進行綜述，著重介紹具有低成本優勢的射頻等離子體球化制備微細球形鈦粉研究成果。
專家簡介
郝俊杰，教授，博士生導師。于天津大學材料學院獲學士、碩士、博士學位。在北京科技大學新材料技術研究院粉末冶金研究所從事科研與教學工作。主要從事粉末冶金、摩擦材料、超硬材料方向的研究。先后主持完成了多項國家博士點基金、自然科學基金和國防科工局配套項目。在國內外期刊發表論文80余篇，以第一發明人獲得授權國家發明專利20余項。獲得教育部科技進步二等獎1項。
參考資料：
謝煥文、鄒黎明等.球形鈦粉制備工藝現狀
曾光、白保良.球形鈦粉的制備技術及研究進展
盛艷偉、郭志猛等.射頻等離子體制備球形鈦粉
（中國粉體網編輯整理/初末）
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