[专利与发明]国内专利：一种添加超细晶种异质形核制备合金粉末的方法

本发明属于雾化制备金属合金粉末技术领域，介绍了一种添加超细晶种异质形核制备合金粉末的方法，其通过添加超细晶种后雾化金属液来制备成分均匀、所需过冷度小的合金粉末的方法，为开发和制备低能耗、成分均匀、晶粒细小的高性能合金粉体开辟了一条新途径。

金属粉体材料广泛应用于涂层材料、电子工业、军事、材料加工等，给这些行业的发展带来了新的机遇，因此高性能粉体材料的制备技术越来越多的重视。金属粉体制备技术与材料科学的发展密切相关。随着材料科学的不断发展，对粉体制备技术提出了越来越高的要求。作为一种制备金属粉末的重要技术，雾化法制得的粉末具有球形度好、粒径均匀，杂质含量低、表面缺陷少、不易吸附污染等优点。雾化过程中的物理作用主要表现为雾化介质同金属液流之间的能量交换和热量交换，液体金属的黏度和表面张力在雾化过程和冷却过程中不断变化，这种变化反过来又影响雾化过程。此外，雾化过程中液体金属与雾化介质发生化学作用使金属液体改变成分。雾化法包括气雾化、水雾化、离心雾化，除了离心雾化需要预先制备预定成分的金属棒外，气雾化和水雾化都是先将合金或定量混合的单质熔化为成分均匀的金属液，再通过高速流体介质将流出的金属液击散成一定粒径的金属液滴，随后冷却凝固成金属粉末。

为了获得晶粒均匀细小、成分均匀的铸态材料，可以通过增加过冷度和添加形核剂来增加熔体的形核率进而达到目的，因此有必要通过物理冶金原理优化雾化制粉工艺。但是在雾化制粉过程中，雾化过冷度已经非常大，再进一步提升过冷度的空间已经不足，同时会急剧增加工艺成本。通常增加气体流速虽然可以在一定程度上增加过冷度，但这样会减小所得粉末尺寸，增加粉末团聚，难以达到预期的粉末形貌和粒径。

本发明另辟蹊径，通过向熔体中添加纳米晶核，使其成为异质形核的晶种增加雾化液滴的形核率，这样可以在不增加雾化过冷度、不改变粉末粒径的条件下得到晶粒细小、成分均匀、球形度高的合金粉末，为开发和制备低能耗、成分均匀晶粒细小的高性能合金粉体开辟了一条新途径。

图1 实施例1中水雾化FeCoCrNiTi高熵合金粉

图2 实施例2中水雾化Cu-Sn合金粉

图3图1b和图2b中纳米异质核心EDS能谱

和现有技术相比，本发明充分考虑到物理冶金过程对雾化制粉过程的影响，采用物理冶金原理优化合金熔体，减少所得粉末的冶金缺陷，得到高质量少缺陷的高性能合金粉末，避免了增加介质流速与粉体粒径发生改变之间的矛盾，在保证合金粉末一致，雾化介质流速一致（过冷度一致）的条件下，通过添加异质晶核，增加雾化液滴形核率，所得粉末粒径不发生改变，粉末内部晶粒细小成分均匀，粉末形貌规则无团聚。此外，异质晶核与粉末基体之间属于共格生长界面，界面能低，界面结合力强，残留在粉末内部的晶核可以作为第二相存在，阻碍位错绕过或切过该晶核，提高粉末和烧结体的屈服强度和塑性。

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