W-Ni-Fe三元合金等离子球化过程的SPH仿真研究
来源期刊：金属学报2021年第2期
论文作者：侯玉柏 于月光 郭志猛
文章页码：247 - 256
关键词：光滑粒子流体动力学;金属液滴;融合;等离子;球化;
摘 要：针对表面张力影响下的W-Ni-Fe三元合金,通过光滑粒子流体动力学（SPH）建立了仿真多元金属液滴碰撞融合过程的数值模型,获得了流体在等离子球化过程中的流场和温度分布。结果表明,W的占比越高、粒径越小、环境温度越高、Marangoni力越大,则球化度越好。根据SPH模拟结果选择了平均粒径1.5μm的W粉、平均粒径4.1μm的Ni粉和平均粒径2.4μm的Fe粉为原料,按照质量比W∶Ni∶Fe=90∶7∶3进行喷雾造粒,在等离子焰流温度为8000℃条件下球化,球化后的三元合金粉末球形度好,内部致密。球化后颗粒流动性为11.62 s/50 g,松装密度10.66 g/cm3,有利于使用铺粉方法进行3D打印。证实了SPH仿真结果可靠,该模拟结果可用于指导难熔金属W的等离子球化制备工艺。
侯玉柏1,2,3，于月光2，郭志猛1
1. 北京科技大学新材料技术研究院2. 矿冶科技集团有限公司3. 北矿新材科技有限公司
摘 要：针对表面张力影响下的W-Ni-Fe三元合金,通过光滑粒子流体动力学（SPH）建立了仿真多元金属液滴碰撞融合过程的数值模型,获得了流体在等离子球化过程中的流场和温度分布。结果表明,W的占比越高、粒径越小、环境温度越高、Marangoni力越大,则球化度越好。根据SPH模拟结果选择了平均粒径1.5μm的W粉、平均粒径4.1μm的Ni粉和平均粒径2.4μm的Fe粉为原料,按照质量比W∶Ni∶Fe=90∶7∶3进行喷雾造粒,在等离子焰流温度为8000℃条件下球化,球化后的三元合金粉末球形度好,内部致密。球化后颗粒流动性为11.62 s/50 g,松装密度10.66 g/cm3,有利于使用铺粉方法进行3D打印。证实了SPH仿真结果可靠,该模拟结果可用于指导难熔金属W的等离子球化制备工艺。
关键词：光滑粒子流体动力学;金属液滴;融合;等离子;球化;
