气固两相流雾化法制备Al2O3/FeNi复合粉末的形成机理及其在增材制造中的应用研究

本文创新性地采用气固两相流（gas-solid two-phase flow）雾化技术制备Al2O3/FeNi复合粉末，系统研究了其形成机制。研究发现该方法较传统气体雾化（gas atomization）能显著提高粉末球形度，通过能量转换效率分析和凝固时间计算，揭示了陶瓷颗粒分布规律与高球形度的热力学成因，为增材制造（AM）提供了优质原料制备方案。

　　

Highlight亮点发现

与传统气体雾化法制备的粉末相比，气固两相流雾化制备的复合粉末展现出更高的球形度和更精细的粒径分布。通过计算雾化系统能量变化，我们发现不同粒径的Al₂O₃颗粒在复合粉末中呈现差异化分布现象。

Breaking mechanism of gas-solid two-phase flow on molten metal

气固两相流对金属熔体的破碎机制

图2(a)显示气固两相流雾化制备的Al₂O₃/FeNi复合球形粉末，(b)为气体雾化制备的FeNi粉末。可见不规则Al₂O₃颗粒均匀分布在球形粉末周围且无团聚现象，这归因于雾化前的高频振动以及雾化过程中颗粒与高压气体形成的气固两相流协同作用。

Conclusion结论

本研究提出气固两相流雾化制备陶瓷/金属基（ceramic/metal-based）复合粉末的新方法，主要发现：

1. 较传统气体雾化法，气固两相流具有更强的熔体破碎能力，系统能量转换效率更高，可获得更细小均匀的球形复合粉末；

2. 通过计算金属液滴凝固时间与球化时间的竞争关系，证实虽然复合粉末具有快速凝固特征，但凝固时间仍大于球化时间，这是形成高球形度粉末的关键机制。