3D打印手艺又被称为“快速成形手艺”“增材制造手艺”，，，，，，，是20世纪80年月生长起来的一种先进制造手艺[1]。。。。。 该手艺接纳离散?群集的头脑，，，，，，，将设计好的三维零件模子凭证一定厚度离散成二维层状切片，，，，，，，由激光或电子束沿特定轨迹扫描加工层状切片，，，，，，，逐层增添质料完成整个三维零件的制造[2-3]。。。。。 相比古板制造手艺，，，，，，，3D打印手艺无需重大的工艺、大型的加工装备，，，，，，，便可完成重大结构零部件的加工，，，，，，，有用地节约了原质料、简化了生产工序、缩短了设计制造时间、降低了制造本钱和危害[4-5]。。。。。 现在，，，，，，，3D打印的常用质料主要有高分子质料(树脂、塑料、橡胶等)、金属质料(铝合金、钛合金、不锈钢等)和非金属质料(陶瓷、石膏、纸张等)[6-7]，，，，，，，其中高分子质料和非金属质料3D打印手艺起步较早、研究较多，，，，，，，手艺相对成熟，，，，，，，而金属质料3D打印手艺起步较晚，，，，，，，仍具备重大的生长潜力。。。。。 有专家展望，，，，，，，金属质料3D打印手艺未来将会逐渐占有整个快速成形制造领域的主导职位[8]。。。。。

钛合金是3D打印中最常用的金属质料，，，，，，，具有密度小、比强度高、耐热性好、耐蚀性优异、生物相容性好等特点，，，，，，，被普遍应用于航空航天、工业、国防、医疗、汽车、电子等领域[9-11]。。。。。 但由于其导热系数小、弹性模量低、化学性子生动等缘故原由，，，，，，，古板制造加工钛合金时，，，，，，，加工工艺重大，，，，，，，质料使用率低，，，，，，，本钱较高[12]。。。。。而3D打印手艺接纳增材制造的加工要领，，，，，，，有用阻止了上述问题，，，，，，，相比古板加工要领有着极大的优势。。。。。 现在海内钛合金3D打印的研究集中在成型装备及加工工艺等方面，，，，，，，在粉末原质料的制备方面的研究较少；；；；；；；；加上起步时间较晚，，，，，，，海内的制粉企业在生产规模和产品质量上都与外洋先进水平有一定差别。。。。。 现阶段在航空航天等高端领域，，，，，，，3D打印使用的高品质钛合金粉末还主要依赖入口，，，，，，，海内自产的钛合金粉末还保存粒径较大、氧含量高、差别批次粉末质量不稳固等问题，，，，，，，难以知足要害部件3D打印要求。。。。。 外洋市场捉住我国高品质3D打印金属粉末依赖入口这一短板，，，，，，，接纳原质料和相关装备捆绑式销售模式，，，，，，，极大地增添了海内相关企业的制造本钱。。。。。 面临辽阔的市场远景，，，，，，，突破外洋高端粉末的垄断时势，，，，，，，提高钛合金粉末制备手艺已势在必行。。。。。

1、粉末性能对3D打印的影响

钛合金3D打印历程是一个高能瞬态冶金历程，，，，，，，历程中质料的熔化、凝固和冷却都是在极短的时间内完成，，，，，，，若粉末或者工艺参数选择不当，，，，，，，成形件中容易泛起球化、裂纹、孔隙以及翘曲变形等缺陷，，，，，，，严重影响其成形精度和力学性能[13]。。。。。 现在，，，，，，，几种主流的高性能钛合金3D打印加工手艺(包括激光选区熔化成型手艺(SLM)，，，，，，，激光近净成型手艺(LENS)和电子束 选区熔化成型手艺(EBSM)等)均是以粉末为原质料，，，，，，，其中LENS手艺接纳同轴送粉方法，，，，，，，EBSM和SLM手艺则是接纳匀称铺粉方法举行加工[14]。。。。。 不管接纳哪种方法，，，，，，，钛合金粉末质量都会直接影响3D打印零件的性能。。。。。

1.1 杂质含量

杂质含量是3D打印粉末质料的基础指标，，，，，，，是包管3D打印成形件力学性能的要害因素。。。。。 钛合金粉末中常见的杂质元素有氮、氧、氢等非金属元素。。。。。 钛合金粉末化学性子生动，，，，，，，极易吸附情形中的氮、氧、氢等杂质元素，，，，，，，导致零件的延伸率、韧性大幅下降。。。。。 杨光等[15]研究发明，，，，，，，随着成形情形中氧含量的增添，，，，，，，激光沉积成形TA15合金强度提高，，，，，，，但塑性大幅下降；；；；；；；；当氧含量体积分数从5×10^–5增添到1.9×10^–4时，，，，，，，合金的屈服强度增添了8%，，，，，，，单延伸率却下降的了31%。。。。。 刘宏宇等[16]研究发明，，，，，，，氧、氮、氢3种气体元素都对ZTC4钛合 金体现出较强的亲和力，，，，，，，钛合金吸附3种元素后，，，，，，，强度有一定水平提升，，，，，，，但塑性却有所下降。。。。。 研究还发明，，，，，，，氧、氮元素在钛合金中具有较大的消融度，，，，，，，主要形成间隙固溶体；；；；；；；； 氢元素的消融度较小，，，，，，， 仅为0.002%，，，，，，，但钛、氢元素之间极易爆发反应天生脆性的氢化钛化合物。。。。。 李远睿等[17]研究发明，，，，，，，氢化钛对近α钛合金的塑形、韧性均有着严重影响，，，，，，，当情形中氢含量体积分数凌驾0.0075%时，，，，，，，合金攻击韧性随着氢含量的增添险些呈直线下降，，，，，，，当体积分数抵达0.0145%以上时，，，，，，，钛合金直接处于脆性状态。。。。。 别的，，，，，，，空心粉的保存也会加大粉末中的杂质含量，，，，，，，其引入的杂质主要为制粉历程中的有数气体。。。。。 这些有数气体杂质不可与钛合金形成固溶体或化合物，，，，，，，在快速熔化和凝固的历程中会残留形成气孔，，，，，，，从而降低成形件的力学性能[18]。。。。。

1.2 流动性

流动性是3D打印粉末质料的要害性能之一, 是包管3D打印历程顺遂举行的要害因素。。。。。 粉末流动性常用一定量粉末流过划定孔径的标准漏斗所需要的时间来体现，，，，，，，时间越少，，，，，，，粉末的流动性越好[19]。。。。。 流动性主要受粉末外貌形貌、粒径巨细、水分含量等因素影响。。。。。 在3D打印加工前，，，，，，，粉末需举行烘干处置惩罚，，，，，，，因此水分含量对流动性的影响可以不予思量。。。。。

粉末形貌是粉末的流动性的决议性因素，，，，，，，主要包括球形度和“卫星粉”两部分。。。。。 在常见的球形、树枝形、针状、粒状、片状粉末形貌中，，，，，，，球形无疑拥有最好的流动性[13]。。。。。 而粉末的流动性与粒径巨细呈负相关关系：粉末粒径减小时，，，，，，，粉体之间分子引力、静电引力作用就会逐渐增大，，，，，，，粉末容易群集成团，，，，，，，黏结性增大，，，，，，，从而导致粉末流动性降低[20]。。。。。 别的，，，，，，，粒径小的粉末容易形成细密群集，，，，，，，使得粉末之间的透气率下降，，，，，，，降低粉末的流动性。。。。。

关于SLM和EBSM这一类工艺而言，，，，，，，粉末流动性欠好，，，，，，，会导致铺粉不匀称，，，，，，，粉末平整度变差，，，，，，，从而增添打印件的内部缺陷，，，，，，，影响其力学性能。。。。。 关于LENS这一类工艺而言，，，，，，，粉末流动性欠好，，，，，，，会影响送粉历程的一连性和稳固性，，，，，，，从而导致成形缺陷增添，，，，，，，成形件力学性能降低。。。。。 别的，，，，，，，球形度欠好的粉末聚焦性差，，，，，，，焦点疏散，，，，，，，不但会降低粉末的使用率，，，，，，，也会增添孔隙、未熔合等缺陷的形成概率。。。。。

1.3 松装密度

松装密度是3D打印粉末质料的另一项主要指标，，，，，，，是包管3D打印件成形质量的要害因素。。。。。 松装密度是指只受重力作用时颗粒自然群集的填充体的表观密度，，，，，，，主要受粉末外貌形貌、粒径巨细和水分含量等因素影响。。。。。 由于粉末在3D打印前要举行烘干处置惩罚，，，，，，，水分含量的影响可以忽略不计。。。。。

粉末松散群集时，，，，，，，球形粉末之间的群集间隙要小于不规则粉末，，，，，，，且粉末球形度越高，，，，，，，其群集间隙越小。。。。。 但纵然是球形度很高的粉末，，，，，，，若粉末粒径相同，，，，，，，松散群集时粉末之间的逍遥仍然较大。。。。。 因此想获得更高的松装密度，，，，，，，必需合理举行差别粒径球形粉末的配比。。。。。 差别粒径粉末举行松散群集时，，，，，，，粉末之间的间隙会随着粉末尺寸比的减小而减小。。。。。 需要注重的是：粉末的粒径要只管阻止在10μm以下。。。。。 这是由于此时粉末粒径靠近临界值，，，，，，，粉末颗粒之间作用力的影响不可忽略不计，，，，，，，粉末受到分子引力、静电引力等作用容易团圆，，，，，，，导致粉末之间的群集间隙变大，，，，，，，松装密度变小。。。。。 别的，，，，，，，粒径太小的粉末在成形历程中，，，，，，，容易被高能激光或电子束击溃，，，，，，，造成“球化”缺陷[21]。。。。。

在SLM和SEBM工艺中，，，，，，，松装密度的巨细直接决议着铺粉层的密度巨细。。。。。 当粉末的松装密度较小时，，，，，，，铺粉层中粉末之间的逍遥变大，，，，，，，层与层之间的毗连性变差，，，，，，，导致零件成形历程中形成孔隙，，，，，，，内部致密度变差。。。。。 别的，，，，，，，铺粉层的松装密度小还会导致成形历程中，，，，，，，熔融金属凝固缩短的高度差变大，，，，，，，“台阶效应”越发严重，，，，，，，成形尺寸误差变大，，，，，，，成形时爆发裂纹、翘曲等缺陷的几率增大。。。。。 在LENS工艺中，，，，，，，以送粉取代铺粉历程，，，，，，，松装密度的影响相对有所削弱，，，，，，，但金属凝固缩短高度差变大导致的成形尺寸误差变大，，，，，，，裂纹、翘曲等成形缺陷几率增添的情形依旧保存。。。。。

2、钛合金粉末制备手艺

现阶段海内外制备钛粉的要领有许多，，，，，，，但3D打印手艺对粉末质料的杂质含量、流动性、松装密度等方面都有着较高的要求，，，，，，，因此仅有少数几种制备要领制备的粉末能适用于3D打印手艺。。。。。 常见的3D打印用钛合金粉末的制备要领有4种：氢化脱氢法、气体雾化法、离心雾化法和等离子雾化法。。。。。

2.1 氢化脱氢法

氢化脱氢法(HDH)是美国科学家发明的经典钛粉制备要领[22]。。。。。 该要领最早是用于解决钛合金难以机械破损的问题[23]。。。。。 氢化脱氢法使用氢元素固溶后钛合金的攻击韧性会大幅降低和钛氢反应的可逆特征[24]，，，，，，，将高纯氢气与钛合金在加热条件下充分反应天生脆性的氢化钛，，，，，，，接着接纳球磨等机械手段将其破损成氢化钛粉末，，，，，，，最后将氢化钛粉末置于高温真空条件中，，，，，，，使其充分剖析天生氢气脱去氢元素，，，，，，，获得钛合金粉末[25-26]。。。。。 HDH法制备的钛合金粉末粒径一样平常在5μm以上，，，，，，，平均粒径在100μm左右，，，，，，，粒径漫衍较广，，，，，，，形状不规则，，，，，，，氮、氧含量较高。。。。。 此要领的主要优点是本钱低，，，，，，，工艺较易实现以及对证料形态要求不高，，，，，，，弱点是制备粉末的球形度差，，，，，，，杂质元素含量较高。。。。。

2.2 气体雾化法

气体雾化法是使用雾化喷嘴喷射的高速气流来击碎金属液流，，，，，，，使其冷却凝固形成粉末，，，，，，，其实质是将高温气体的动能转化为金属液滴外貌能的历程[27]。。。。。凭证棒材质料熔炼方法的差别，，，，，，，气体雾化法可分为惰性气体雾化法和电极感应熔炼气体雾化法。。。。。 惰性气体雾化法是接纳水冷铜坩埚熔化合金棒材，，，，，，，再使用高速惰性气体攻击合金液流使其破损雾化，，，，，，，随后冷却凝固制备合金粉末。。。。。 惰性气体雾化法的焦点是控制气体与金属液流之间的相互作用。。。。。 雾化喷嘴结构是这一历程的要害，，，，，，，它直接影响制粉的效率和制备粉末的性能。。。。。 喷嘴结构又可分为“限制式”和“自由下降式”两种。。。。。 其中“自由下降式”是早期气雾化工艺中所使用的喷嘴结构，，，，，，，这种喷嘴具有结构简朴，，，，，，，不易梗塞等优点，，，，，，，但其雾化效率较低，，，，，，，后被效率更高的 “限制式”喷嘴结构所取代[28]。。。。。 常见的“限制式”喷嘴结构有紧耦合雾化喷嘴、超声息雾化喷嘴、高压气雾化喷嘴和层流气雾化喷嘴等4种[29]，，，，，，，如图1所示。。。。。 其中：紧耦合气雾化喷嘴是通过缩短气流到熔体通道口的距离，，，，，，，镌汰气流能量的损失，，，，，，，来抵达提高雾化效率的目的；；；；；；；；超声息雾化喷嘴是使用声音的高频振动，，，，，，，使喷出的超音速气流获得一定频率的高频脉冲，，，，，，，从而获得更细的液滴和更高的雾化效率；；；；；；；；高压气雾化喷嘴则是通过提高气流的压力，，，，，，，在熔体通道口处形成一个负压，，，，，，，从而抵达提高雾化效率的效果；；；；；；；；层流气雾化喷嘴一改气流攻击液体雾化的模式，，，，，，，使用平行气流在液体外貌爆发的压力和剪切力，，，，，，，使金属液流纤维化破碎形成粉末，，，，，，，不但有用地减小了气流的效率消耗量，，，，，，，也极大提高了雾化效率。。。。。

电极感应熔炼气雾化法是接纳电极感应线圈加热熔化合金棒材，，，，，，，再使用高速惰性气体雾化破损合金液流制备合金粉末的要领。。。。。 相比于接纳水冷铜坩埚熔化，，，，，，，电极感应熔炼能阻止熔化历程中合金与坩埚和导流管的接触，，，，，，，从而能有用镌汰制备历程中杂质的渗入，，，，，，，提高雾化粉末的纯度[30]。。。。。 由于没有了坩埚对熔融液流的盛积作用，，，，，，，怎样包管熔炼历程中形成一连稳固的合金液流成为此要领的手艺要害。。。。。 别的由于缺氨杉流管的引流作用，，，，，，，熔融金属熔滴将直接从棒材尖端淌下，，，，，，，很难包管相同滴落的位置，，，，，，，这也导致电极感应熔炼气雾化法中无法接纳“限制式”喷嘴结构，，，，，，，雾化效率和雾化稳固性相对惰性气体雾化法会略有下降。。。。。

气体雾化法制备的粉末粒径漫衍较广，，，，，，，从0~300μm不等，，，，，，，但100μm以下粉末约占70%，，，，，，，细粉收得率较高；；；；；；；；别的该要领制备钛合金粉末还具有冷却速率快、球形度较高、杂质含量低、本钱较低等优点。。。。。 但该要领也保存一些问题：卫星粉和空心粉。。。。。 卫星粉的形成是由于雾化室中气体的循环，，，，，，，部分较细颗；；；；；；；；岱苫赜肴廴诘牧Ｗ颖⑴鲎；；；；；；；；而空心粉的形成则是 由于高压气体在雾化的液流的同时，，，，，，，有一小部分被困在熔融金属中，，，，，，，冷却后形成粉末中的气孔或气泡 [31]。。。。。

2.3 离心雾化法

离心雾化法是另一种普遍使用的雾化要领，，，，，，，该要领是通过电极旋转所爆发的离心力将熔融的金属破损成液滴甩出，，，，，，，之后液滴冷却凝固形成球形粉末。。。。。如图2所示，，，，，，，凭证熔炼方法的差别，，，，，，，离心雾化法也可分为旋转电极法(REP)、电子束旋转盘法(EBRD)和等离子旋转电极法(PREP)3种。。。。。 其中，，，，，，，旋转电极法是将合金制成自耗电极，，，，，，，使用牢靠钨电极上引发的电弧爆发高温熔化电极的端面，，，，，，，再借助电极旋转的离心力雾化液滴制备球形粉末[32]；；；；；；；；电子束旋转盘法是接纳电极感应加热将合金质料熔化，，，，，，，通过导流管将熔化的金属液匀称滴落到下方高速旋转的圆盘上，，，，，，，使用转盘的离心力雾化液滴制备球形粉末[33]；；；；；；；；等离子旋转电极法与旋转电极法类似，，，，，，，以合金制成自耗电极，，，，，，，再通过有数气体等离子体加热熔化其端面形成金属液膜，，，，，，，最后使用电极旋转的离心力雾化制备粉末[34]。。。。。 等离子旋转电极法接纳等离子体作为热源，，，，，，，大大镌汰了制备粉末的杂质，，，，，，，因此其他两种离心雾化法已逐渐被其替换。。。。。 与气体雾化法相比，，，，，，，等离子旋转电极法由于没有高压气体的攻击以及气体循环的影响，，，，，，，粉末中基本不保存空心粉，，，，，，，卫星粉含量也大幅镌汰。。。。。 等离子旋转电极法制备的钛合金粉末粒径漫衍在50~300μm不等，，，，，，，100 μm以下粉末约占20%，，，，，，，粉末平均粒径较大。。。。。 此要领主要优点是制备粉末的球形度高，，，，，，，外貌形貌优异，，，，，，，杂质含量低，，，，，，，且粉末粒径漫衍可通过转速和电极直径调理；；；；；；；；但由于电极转速会受到动密封问题的限制[35]，，，，，，，此要领制备粉末的平均粒径较大。。。。。

2.4 等离子雾化法

等离子雾化法(PA)是一种使用等离子热源雾化金属液滴制备球形粉末的要领。。。。。 此要领最早由M。。。。。EntezaRian等[36]提出，，，，，，，后于1998年申请专利[37]，，，，，，，现被加拿大AP&C公司所垄断。。。。。 该要领是借助高温的等离子体火炬加热合金丝材，，，，，，，熔化、蒸发成金属蒸汽，，，，，，，随后通过气淬冷却手艺，，，，，，，让饱和的金属蒸汽快速团圆、形核、长大，，，，，，，获得超细合金粉末[38]。。。。。 差别于其他两种雾化要领，，，，，，，等离子雾化法中质料的熔化和雾化是同时举行的，，，，，，，这样的模式不但有用地提高了雾化效率，，，，，，，同时也阻止了雾化历程中喷嘴质料混入熔融金属液流中而形成杂质[39]。。。。。 等离子体雾化法制备的钛合金粉末粒径漫衍较窄，，，，，，，在10~150 μm不等，，，，，，，50 μm以下粉末约占40%，，，，，，，细粉收得率极高；；；；；；；；别的，，，，，，，PA法制备的粉末也具有较高的球形度和较低的杂质含量。。。。。 此要领主要弱点是丝材质料的制造本钱较高，，，，，，，且制粉效率相对较低，，，，，，，每小时产量仅为0.75 kg[39]。。。。。

2.5 制备手艺比照

表1为几种常见钛合金粉末制备手艺的较量。。。。。 综合比照，，，，，，，等离子雾化法是未来最具生长远景的3D打印钛合金粉末制备手艺：(1) 制备粉末的粒径漫衍规模与3D打印用钛合金粉末粒径要求基本一致，，，，，，，粉末铺张率最低；；；；；；；；(2) 具有和PREP法制备粉末相当的球形度和外貌形貌，，，，，，，但可以制备细粒径的粉末；；；；；；；；(3) 具有和EIGA法相当的细粉收得率，，，，，，，但卫星粉含量很少。。。。。

3、粉末性能的优化途径

现有的氢化脱氢法、气体雾化法、离心雾化法和等离子雾化法等要领都能乐成制备出3D打印用钛合金粉末，，，，，，，但仍保存粉末粒径大、杂质含量高、制粉效率低等问题。。。。。 针对这些问题，，，，，，，海内外学者举行大宗研究，，，，，，，发明刷新工艺要领、调解工艺参数、等离子球化处置惩罚等手段都能一定水平改善粉末缺陷，，，，，，，提高粉末性能。。。。。

3.1 刷新工艺要领

合理地刷新原有制备工艺要领，，，，，，，能有用地降低粉末中的杂质含量，，，，，，，减小粉末的粉末粒径巨细，，，，，，，改善外貌形貌从而提高粉末的质量。。。。。 刘立新等[40]研究发明在破损后的氢化钛粉末，，，，，，，加入适量高活性的金属还原剂与之匀称混淆，，，，，，，再举行高温脱氢工序制备钛合金粉末，，，，，，，可有用地降低粉末的氧含量，，，，，，，提高粉末的纯度。。。。。 何薇等[41]接纳NaCl溶液包覆破损后的氢化 钛粉末，，，，，，，在其外貌形成5~10 nm的隔离层，，，，，，，再对其举行球磨、脱氢，，，，，，，可制备出中径为6.16 μm的超细不规则粉末。。。。。 这一刷新虽微量增添了钛粉中的氧含量，，，，，，，但乐成抑制了脱氢历程中因加热而导致的粉末长大。。。。。

盛艳伟等[42]将古板的HDH法与等离子球化手艺相团结，，，，，，，以高频等离子体对不规则TiH2粉末举行脱氢、球化处置惩罚，，，，，，，获得粒径为20~50 μm的外貌形貌优异的球形钛粉。。。。。 这一刷新有用减小了粉末的粒径巨细及漫衍，，，，，，，大大提高了粉末的球形度。。。。。 聂祚仁等[43]改变古板HDH法的球磨破损方法，，，，，，，通过电弧电解熔化、蒸发钛质料，，，，，，，同时通入氢气与之反应天生氢化钛纳米颗粒，，，，，，，再通过离心造粒获得微米级氢化钛粉末，，，，，，，最后加热脱氢制得平均粒径在30~80 μm的低氧球形钛合金粉末。。。。。 这一刷新乐成地降低粉末的粒径巨细和粒径漫衍，，，，，，，提高了粉末的外貌形貌。。。。。

3.2 调解工艺参数

工艺参数是钛合金粉末制备手艺中的一个要害因素，，，，，，，合理地调解工艺参数能在一定水平上优化粉末的性能。。。。。 魏明炜等[44]研究发明熔炼功率对EIGA法制备的TA15钛合金粉末的粒度巨细、外貌形貌、氧含量、空心粉比率等均有影响，，，，，，，合理设置工艺参数将功率参数从53 kW改为62 kW，，，，，，，可以让粉末平均粒径从141.8 μm降至103.5 μm，，，，，，，同时能镌汰粉末中的卫星粉比率，，，，，，，提高粉末的球形度。。。。。 戴煜等[45]研究发明，，，，，，，增大电极棒的直径和极限转速都能降低PREP法制备钛合金粉末的平均粒径，，，，，，，且二者同时增大时，，，，，，，效果可以叠加，，，，，，，最大可将粉末平均粒径从161.83 μm降至63。。。。。01 μm。。。。。 W. Kreklewetz等[46]研究等离子雾化法制粉装置发明，，，，，，，改变丝材的直径、进给速率、入口吻体压力、等离子体与丝材的距离和角度等因素，，，，，，，均可以有用提高粉末产量和细粉比率；；；；；；；；别的，，，，，，，预热丝材质料也可以有用提高生产效率。。。。。 F.Larouche等[47]研究发明，，，，，，，改变气体金属比G/M(从8.7增添到12.9)以及等离子枪与质料丝材的距离(从25 mm减到19 mm)，，，，，，，可以将PA法制备的TC4粉末细粉率从39.9%提高到59.6%。。。。。

3.3 等离子球化处置惩罚

等离子球化处置惩罚是使用高温等离子体火炬将送入其中的粉末加热熔化，，，，，，，随后熔融的液滴在外貌张力的作用下重新凝固形成球形粉末。。。。。 该手艺主要用于改善粉末的外貌形貌，，，，，，，也能一定水平上镌汰原粉末颗粒的孔隙和裂痕。。。。。 古忠涛等[48]研究发明，，，，，，，接纳射频等离子手艺对不规则的钛粉举行球化处置惩罚，，，，，，，可大幅提升粉末的外貌形貌，，，，，，，同时使粉末的平均粒径小幅下降。。。。。 刘立新等[40]对HDH法制备的不规则粉末举行等离子球化处置惩罚发明，，，，，，，处置惩罚后的粉末外貌形貌和松装密度大幅提升，，，，，，，粉末球形度达98%以上，，，，，，，粉末松装密度从1.383g/cm³提升至3.09g/cm³，，，，，，，同时粉末中的氧、氮、氢等杂质的含量均有所下降。。。。。

4、结语

经由几十年的起劲，，，，，，，我国在氢化脱氢法、电极感应熔炼雾化法、等离子旋转电极法等制备手艺方面已积累大宗履历，，，，，，，但在等离子雾化手艺方面还处于初级研发阶段。。。。。 总的来说，，，，，，，海内生产的钛合金粉末已能起源知足使用粗中粒径粉末的3D打印要求，，，，，，，但在细粒径钛合金粉末制备上仍保存氧含量高、差别批次粉末质量不稳固等问题。。。。。 未来钛合金粉末制备事情的重点是：(1) 加大对等离子雾化制粉手艺的研究，，，，，，，突破外洋的手艺封闭；；；；；；；；(2) 深入研究工艺和装备结构对制粉末历程的影响，，，，，，，解决差别批次粉末稳固性问题；；；；；；；；(3) 研发拥有自主知识产权的制粉装备，，，，，，，降低现有粉末的生产本钱。。。。。

参考文献：

[ 1 ]BHUSHAN B, CASPERS M. An overview of additive manufacturing(3D printing) for microfabrication [J]. Microsystem Technologies, 2017, 23(4): 1117-1124.

[ 2 ]FRAZIER W E. Metal additive manufacturing: A review [J].Journal of Materials Engineering & Performance, 2014,23(6): 1917-1928.

[ 3 ]BUSACHI A, ERKOYUNCU J, COLEGROVE P, et al. A review of additive manufacturing technology and cost estimation techniques for the defence sector [J]. CIRP Journal ofManufacturing Science and Technology, 2017, 19: 117-128.

[ 4 ]YAKOUT M, ELBESTAWI M A, VELDHUIS S C. A review of metal additive manufacturing technologies [J]. Solid State Phenomena, 2018, 278: 1-14.

[ 5 ]MURR L E, MARTINEZ E, AMATO K N, et al. Fabrication of metal and alloy components by additive manu-facturing:examples of 3D materials science [J]. Journal of MaterialsResearch & Technology, 2012, 1(1): 42-54.

[ 6 ]王延庆, 沈竞兴, 吴海全. 3D打印质料应用和研究现状[J]. 航空质料学报, 2016, 36(4): 89-98.

WANG Y Q, SHEN J X, WU H Q. Application and research status of alternative materials for 3D printing technology[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2016, 36(4): 89-98.

[ 7 ]NGO T D, KASHANI A, IMBALZANO G, et al. Additive manufacturing (3D printing): a review of materials, methods,applications and challenges [J]. Composites Part B Engineering,2018, 143: 172-196.

[ 8 ]王华明. 高性能金属构件增材制造手艺开启国防制造新篇章[J]. 国防制造手艺, 2013(3): 5-7.

[ 9 ]KARLSSON J, SNIS A, ENGQVIST H, et al. Characterization and comparison of materials produced by electron beam melting (EBM) of two different Ti-6Al-4V powder fractions[J]. Journal of Materials Processing Tech, 2013, 213(12):2109-2118.

[10] BANERJEE D, WILLIAMS J C. Perspectives on titanium science and technology [J]. Acta Materialia, 2013, 61(3):844-879.

[11]CUI C, HU B M, ZHAO L, et al. Titanium alloy production technology, market prospects and industry development [J].Materials & Design, 2011, 32(3): 1684-1691.

[12]赵霄昊, 左振博, 韩志宇, 等. 粉末钛合金3D打印手艺研究希望[J]. 质料导报, 2016, 30(23): 120-126.

ZHAO X H, ZUO Z B, HAN Z Y, et al. A Review on Powder Titanium Alloy 3D Printing Technology [J]. Materials Review, 2016, 30(23): 120-126.

[13]杨启云, 吴玉道, 仲守亮. 3D打印专用金属粉末的特征研究[C]// 天下粉末冶金学术聚会暨海峡两岸粉末冶金手艺钻研会. 武汉: [出书者不详], 2015.

[14]汤慧萍, 王建. 金属3D打印中的质料问题及对策[C]//天下粉末冶金学术聚会暨海峡两岸粉末冶金手艺钻研会.武汉: [出书者不详], 2015.

[15]杨光, 冯志国, 钦兰云, 等. 成形气氛中氧含量对激光沉积TA15钛合金组织及力学性能的影响[J]. 有数金属质料与工程, 2017, 46(6): 1650-1655.

YANG G, FENG Z G, QIN L Y, et al. Effects of oxygen content in the argon shielding gas on microstructure and mechanical properties of laser deposition anufactured ta15titanium alloy [J]. Rare Metal Materials and Engineering,2017, 46(6): 1650-1655.

[16]刘宏宇, 赵军, 谢华生, 等. 气体元素对ZTC4铸造钛合金力学性能的影响[J]. 铸造, 2012, 61(9): 1006-1008.

LIU H Y, ZHAO J, XIE H S, et al. Effect of gas elements on mechanical properties of ZTC4 cast titanium alloy [J].Foundry, 2012, 61(9): 1006-1008.

[17]李远睿, 黄本多, 何庆兵. 氢对Ti-Al-V钛合金的攻击韧性及组织的影响[J]. 重庆大学学报(自然科学版), 2003,26(2): 127-131.

LI Y R, HUANG B D, HE Q B. Influence of hydrogen onimpact strength and microstructure of the titanium alloy Ti-Al-V [J]. Journal of Chongqing University (Natural ScienceEdition), 2003, 26(2): 127-131.

[18]张凤英, 陈静, 谭华, 等. 钛合金激光快速成形历程中缺陷形成机理研究[J]. 有数金属质料工程, 2007, 36(2): 211-215.

ZHANG F Y, CHEN J, TAN H, et al. Research on formingmechanism of defects in laser rapid formed titanium alloy [J]. Rare Metal Materials and Engineering, 2007, 36(2): 211-215.

[19]高正江, 周香林, 李景昊, 等. 增材制造用金属粉末原质料检测手艺[J]. 热喷涂手艺, 2018, 10(2): 8-14.

GAO Z J, ZHOU X L, LI J H, et al. Testing technology of metal powder raw material for material enhancement manufacturing [J]. Thermal Spraying Technology, 2018, 10(2): 8-14.

[20]刘一. 粉体系统群集、流动特征及其与颗粒间作用力关系研究[D]. 上海: 华东理工大学, 2017.

[21]范立坤. 增材制造用金属粉末质料的要害影响因素剖析[J]. 理化磨练(物理分册), 2015, 51(7): 480-482.

FAN L K. Analysis of key factors of metal powder materials for additive manufacturing [J]. Physical Testing and Chemical Analysis (Part A:Physical Testing), 2015, 51(7):480-482.

[22]黄灼烁, 雷霆, 方树铭, 等. 氢化脱氢制备钛粉的研究希望[J]. 钛工业希望, 2010, 27(6): 6-9.

HUANG G M, LEI T, FANG S M, et al. Research progressof preparation powders by titanium hydrogenation [J]. Titanium Industry Progress, 2010, 27(6): 6-9.

[23]杨治军, 蒋鹏, 张建欣, 等. 钛及钛合金粉末制备研究的希望[C]//中国有色金属工业协会钛锆铪分会2014年会.大连: [出书者不详], 2014: 226-232.

[24]黄刚, 曹小华, 龙兴贵. 钛-氢系统的物理化学性子[J]. 质料导报, 2006, 20(10): 128-131.

HUANG G, CAO X H, LONG X G. Physical and chemical properties of titanium-hydrogen system [J]. Materials Review,2006, 20(10): 128-131.

[25]DOMIZZI G, LUPPO M, VIGNA G. Microstructural features of the hydrogenation process in Ti grade 2 [J]. Journal of Alloys & Compounds, 2006, 424(1): 193-198.

[26]刘捷, 尚青亮, 张炜, 等. 氢化钛粉制备钛及钛合金质料研究希望[J]. 质料导报, 2013, 27(13): 99-102.

LIU J, SHANG Q L, ZHANG W, et al. Research progress inpreparing titanium and titanium alloys by powder metallurgy with titanium hydride powder [J]. Materials Review,2013, 27(13): 99-102.

[27]汤鑫, 李爱红, 李博. 球形钛及钛合金粉制备工艺研究现状[J]. 粉末冶金工业, 2018, 28(2): 58-64.

TANG X, LI A H, LI B. Preparation of spherical titaniumand titanium alloy powder [J]. Powder Metallurgy Industry,2018, 28(2): 58-64.

[28]刘文胜, 彭芬, 马运柱, 等. 气雾化法制备金属粉末的研究希望[J]. 质料导报, 2009, 23(3): 53-57.

LIU W S, PENG F, MA Y Z, et al. Research progress inmetal powder production by gas atomization [J]. MaterialsReview, 2009, 23(3): 53-57.

[29]李攀, 朱盼星. 增材制造用金属粉末制备工艺生长现状[C]// 天下粉末冶金学术聚会暨海峡两岸粉末冶金手艺钻研会. 武汉: [出书者不详], 2015: 159-163

[30]HEIDLOFF A J, RIEKEN J R, ANDERSON I E, et al. Advanced gas atomization processing for Ti and Ti alloy powder manufacturing [J]. Journal of the Minerals, Metals and Materials Society, 2010, 62(5): 35-41.

[31]SUN P, FANG Z Z, ZHANG Y, et al. Review of the methodsfor production of spherical Ti and Ti alloy powder [J].Journal of the Minerals, Metals and Materials Society, 2017,69(10): 1853-1860.

[32]尚青亮, 刘捷, 方树铭, 等. 金属钛粉的制备工艺[J]. 质料导报, 2013, 27(S1): 97-100.

SHANG Q L, LIU J, FANG S M, et al. The preparation technology of titanium metal powder [J]. Materials Review,2013, 27(S1): 97-100.

[33] 董伟, 许富民, 魏宇婷, 等. 一种制备3D打印用超细球形金属粉末的要领及装置: 201510044848.9[P].2015-04-29.

[34]谢焕文, 邹黎明, 刘辛, 等. 球形钛粉制备工艺现状[J]. 质料研究与应用, 2014, 8(2): 78-82.

XIE H W, ZOU L M, LIU X, et al. The situation of preparation technology of spherical titanium powders [J]. Materials Research and Application, 2014, 8(2): 78-82.

[35]徐骏, 盛艳伟, 胡强, 等. 一种微细球形钛及钛合金粉末的制备要领:201710059528.X[P]. 2017-05-10.

[36]ENTEZARIAN M, ALLAIRE F, TSANTRIZOS P, et al.Plasma atomization: a new process for the production offine, spherical powders [J]. JOM, 1996, 48(6): 53-55.

[37]TSANTRIZOS P G, ALLAIRE F C, ENTEZARIAN M.Method of production of metal and ceramic powders by plasma atomization: US, US5707419[P]. 1998-01-13.

[38]KROEGER J, MARION F. Raymer AP&C: Leading theway with plasma atomised Ti spherical powders for MIM[J]. Powder Injection Moulding International, 2011, 5(4): 55.

[39]陆亮亮, 张少明, 徐骏, 等. 球形钛粉先进制备手艺研究希望[J]. 有数金属, 2017(1): 94-101.

LU L L, ZHANG S M, XU J, et al. Review on advanced preparation technology of spherical titanium powders [J].Chinese Journal of Rare Metals, 2017(1): 94-101.

[40]刘立新, 芦绍立, 曹福劳. 3D打印钛和钛合金球形化专用低氧粉末的制备要领: 104493185A[P]. 2015-04-08.

[41]何薇, 江垚, 杜勇, 等. NaCl包覆/氢化脱氢联正当制备超细钛粉及其性能[J]. 中国有色金属学报, 2012, 22(1): 158-164.

HE W, JIANG Y, DU Y, et al. Fabrication and properties of ultrafine Ti powder by NaCl coat-ed/hydrogenation-dehydrogenation combined method [J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2012, 22(1): 158-164.

[42]盛艳伟, 郭志猛, 郝俊杰, 等. 射频等离子体制备球形钛粉[J]. 有数金属质料与工程, 2013, 42(6): 1291-1294.

SHENG Y W, GUO Z M, HAO J J, et al. Preparation of micro-spherical titanium powder by RF plasma [J]. Rare Metal Materials and Engineering, 2013, 42(6): 1291-1294.

[43]聂祚仁, 张亚娟, 王海滨, 等. 一种3D打印用细颗粒球形钛粉的制备要领: 201510159503.8[P].2015-07-15.

[44]魏明炜, 陈岁元, 郭快快, 等. EIGA法制备激光3D打印用TA15钛合金粉末[J]. 质料导报, 2017, 31(6): 64-67.

WEI M W, CHEN S Y, GUO K K, et al. Preparation ofTA15 titanium alloy powder by EIGA for laser 3D printing [J]. Materials Review, 2017, 31(6): 64-67.

[45]戴煜, 李礼. 等离子旋转雾化制备航空用3D打印金属粉体质料研究[J]. 新质料工业, 2016(8): 57-63.

[46]DORVAL D C, KREKLEWETZ W, CARABIN P. Plasma apparatus for the production of high-quality spherical powders at high capacity: WO2016191854A1[P]. 2016-08-12.

[47]LAROUCHE F, BALMAYER M, TRUDEAU-LALONDEF. Plasma atomization metal powder manufacturing processes and systems therefore: WO 2017011900 A1[P]. 2017-01-26.

[48]古忠涛, 叶高英, 刘川东, 等. 射频等离子体球化Ti粉体的研究[J]. 质料开发与应用, 2009, 24(4): 30-34.

GU Z T, YE G Y, LIU C D, et al. Study on the spheroidization of titanium powders in a radio frequency plasma [J].Development and Application of Materials, 2009, 24(4): 30-34.

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