科创中国

新材料技术,金属材料

本项目围绕增材制造用高流动性铝合金粉末开展技术工作，主要进行旋转盘雾化制备增材制造用高流动性铝合金粉末产品开发，开发的技术运行成本低，粒度分布窄、粉末球形度好、氧含量易控制，可连续工业化生产等优点。通过该技术生产粉末的成本降低50%以上，开发的高品质铝合金粉末以3D打印用15-53μm AlSi10Mg为例，粉末流动性≤70s/50g，松比≥***³，振实密度≥***³，球形度≥97%，无卫星球和空心粉，即实现制备的粉末相对于市场现有粉末流动性提高＞30%，松比、振实密度提高＞15%，且氧含量可控制在100-200ppm，其生产成本和产品质量将明显优于现有制备技术。 本产品投放市场将带动国内铝合金增材制造产业链在航空、航天、大型飞机、船舶、武器装备、汽车领域快速发展，形成上下游产业相互促进的应用示范链，以至推动增材制造技术快速发展和应用。

一是发明复合结构雾化盘，实现材料功能的复合，解决了旋转盘耐温耐蚀、抗震性难题。发明了连接杆的自冷却结构和高速电机在线冷却系统，达到阻止雾化盘热量向电机传递和高速电机在线降温的目标，解决离心雾化制备过程高速电机连续稳定关键技术难题。同时，采用数值模拟结合实验验证，揭示高速离心雾化制备铝合金粉末过程中雾化分散动量、热量传递机制，获得可预测雾化工艺参数、熔体物性参数对粉末特性的影响因素与控制方法，指导开发出具有自主知识产权的高效分散新型雾化器，最终实现高品质铝合金粉末的高效低成本制备。 二是通过在线监测和自动控制技术，实时检测离心盘转速、高速电机温度、冷却水流量、熔体过热度等雾化工艺参数；利用雾化控制系统及时反馈调控，实现雾化工艺参数的精准控制。通过装置结构优化设计解决感应熔炼、定量浇注、粉体输送等装置在连续雾化制备中稳定性难题，最终建成年产500 t航空航天增材制造用高品质铝合金粉末自动化生产示范线。制备的铝合金粉末相对于现有粉末流动性从无改善至＜70 s/50g，松比、振实密度提高＞15%，氧含量＜200 ppm，成本降低＞50%。

项目团队是国家科技部首批“金属熔体分散处理高技术创新团队”，本技术创新团队从上世纪 80 年代开始进行快速凝固雾化技术的研究开发和生产应用工作，在行业处于领先地位，掌握了成套球形粉末制备的关键技术，并实现了规模化工业生产和应用。拥有成熟的球形粉末制备生产线，包括惰性气体雾化生产线、离心雾化生产线，自主研发的钛粉制备中试线。现有“国务院政府特殊津贴”专家 2 人，北京市科技新星、北京市优秀青年工程师 2 人，硕士、博士 20 余人。已承担国家重点研发计划、 863、 973、国家自然基金、军工配套项目等 30 余项，申请发明专利百余项，成果鉴定 10 余项，获省部级科技成果奖 9项，其中“球形金属粉末制备技术研究及产业化”项目获 2017 年国家科技进步二等奖，“增材制造用低成本球形钛粉制备技术研究及应用”获 2018 年中国有色金属工业科技进步一等奖，发表论文 50 余篇。

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