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紧耦合真空气雾化制备Fe-Cr合金粉末工艺及性能研究

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紧耦合真空气雾化制备Fe-Cr合金粉末工艺及性能研究

作者：董开基兰州理工大学

学位级别：硕士

随着激光增材制造技术的快速发展应用,对金属粉末提出了更高要求,其制备方法及工艺决定了粉末性能的优劣。金属粉末的形貌及粒度分布等直接影响到激光熔覆及其它增材制造生产工艺的可行性和产品质量的好坏。紧耦合气雾化法技术制备的金... 详细信息

随着激光增材制造技术的快速发展应用,对金属粉末提出了更高要求,其制备方法及工艺决定了粉末性能的优劣。金属粉末的形貌及粒度分布等直接影响到激光熔覆及其它增材制造生产工艺的可行性和产品质量的好坏。紧耦合气雾化法技术制备的金属粉末具有粒度小、球形度高、流动性好等特征,经过长期发展,该技术已成为大规模制备金属粉末的重要技术。对不同粉末体系,其具体工艺也不尽相同。Fe-Cr合金具有高硬度、高性价比等特点,在提高零部件耐磨性的表面改性中得到广泛应用,但针对激光增材制造用的Fe-Cr合金粉末的制备研究亟待进行。本文在协助搭建、调试了工业生产级真空气雾化系统的基础上,依据现有粉末体系设计理念,使用该系统制备了适于激光熔覆用的Fe-Cr合金粉末。系统研究了雾化工艺对Fe-Cr合金粉末收得率、粉末形貌、性能的影响规律及作用机制。并对所制备的53-105μm粒度段粉末在3Cr13不锈钢基体上进行初步激光熔覆试验,分析了熔覆层的宏观成型、显微组织及硬度,以验证其用于激光熔覆的可行性。结果表明,雾化压力由3.0MPa增加到3.8MPa时,细粉收得率逐渐增加,粉末中位粒径减小。这主要是由于雾化压力增加对金属液流的破碎能力增强;雾化压力继续增加到4.2MPa时,中位粒径反而增大,增幅达35.56%。分析原因认为气体压力过高,气流紊乱度增加明显,粉末中出现不规则小颗粒的比例增加,更易形成团聚状粉末。相应地粉末流动性随雾化压力的增加先变好后变差;随着过热度的增加,细粉收得率、粉末中位粒径、流动性与松装密度皆呈现先增加后减小的趋势。主要是由于过热度增加引起钢液流动性增加,冲击破碎能力增强,可使雾化液滴尺寸减小。但若过热度过高,则小颗粒液滴出现碰撞团聚导致冷却前雾化液滴的尺寸反而增大;导流管直径增加,粉末中位粒径增加,流动性变差。这主要是因为导流管直径增加,气液流量比减小,单位时间内气体对金属熔体的破碎能力减小所致;随着导流管伸出长度增加,粉末中位粒径减小,流动性变好。这是由于导流管长度增加,回流区负压增加,对液体的雾化效果增强。上述参数中,雾化压力对粉末粒度分布的影响最大,导流管伸出长度主要影响雾化过程的稳定性,过热度影响钢液的破碎和凝固模式。雾化过程中非金属渣进入钢液堵塞中间包或导流管伸出长度过短,会引起雾化过程中止。激光熔覆用Fe-Cr合金粉末优化工艺为:雾化压力3.8MPa、过热度250℃、导流管直径4.5mm、导流管伸出长度2.5mm。所制备的合金粉末全粒度段平均氧含量质量分数为0.024%,合金元素含量可控。因不同粒径粉末冷却速度差别大,随着粒径增大,粉末组织由微晶向柱状晶、胞状晶过渡。激光熔覆后熔覆层外观形貌良好,无气孔、裂纹出现,熔覆层硬度较高,表明所制备的Fe-Cr合金粉末适合于3Cr13马氏体不锈钢的激光熔覆强化改性。

关键词： Fe-Cr合金紧耦合真空气雾化雾化工艺激光熔覆

激光熔覆用Fe-Cr合金粉末的紧耦合真空气雾化制备技术

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中国激光 2021年第14期48卷 139-147页

作者：尹燕董开基李治恒李志慧柴旭天张瑞华兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050 新疆大学机械工程学院新疆乌鲁木齐830047 中国钢研科技集团有限公司北京100081 阳江市五金刀剪产业技术研究院广东阳江529533

采用紧耦合气雾化法制备Fe-Cr合金粉末,分别研究了雾化压力和过热度对粉末粒度分布和表面形貌的影响。结果表明,在其他工艺参数不变的情况下,随着雾化压力从3.0 MPa增加到3.4 MPa、3.8 MPa时,细粉收得率升高,粉末中位粒径减小,气压增大... 详细信息

采用紧耦合气雾化法制备Fe-Cr合金粉末,分别研究了雾化压力和过热度对粉末粒度分布和表面形貌的影响。结果表明,在其他工艺参数不变的情况下,随着雾化压力从3.0 MPa增加到3.4 MPa、3.8 MPa时,细粉收得率升高,粉末中位粒径减小,气压增大则对液柱的破碎能力增强;当雾化压力从3.8 MPa增加到4.2 MPa时,粗粉收得率提高,中位粒径增加,小颗粒粉末团聚或粘结形成大颗粒粉末;过热度的增加提高了雾化过程的稳定性,钢液黏度降低、流动性提高,粉末中位粒径减小,细粉收得率提高;过热度增加到300℃时,液流比增加使液柱破碎不完全,粉末中位粒径减小。该方法制备的Fe-Cr合金粉末的激光熔覆性良好,熔覆层硬度为HRC54~HRC57。

关键词：材料紧耦合气雾化粉末雾化压力过热度

导流管参数对真空紧耦合气雾化法制备Fe-Cr合金粉末的影响

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粉末冶金技术 2024年第1期42卷 68-74页

作者：苏才津孙耀宁董开基尹燕张瑞华姜立恒新疆大学机械工程学院乌鲁木齐830047 兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 阳江市五金刀剪产业技术研究院阳江529533 中国钢研科技集团有限公司北京100082

采用真空紧耦合气雾化法制备Fe–Cr合金粉末,研究了导流管直径与导流管伸出长度对Fe–Cr合金粉末粒度分布、收得率、中位粒径(D_(50))的影响。结果表明,在其他工艺参数不变的情况下,当导流管直径从4.5 mm增大到6.0 mm时,Fe–Cr合金粉末... 详细信息

采用真空紧耦合气雾化法制备Fe–Cr合金粉末,研究了导流管直径与导流管伸出长度对Fe–Cr合金粉末粒度分布、收得率、中位粒径(D_(50))的影响。结果表明,在其他工艺参数不变的情况下,当导流管直径从4.5 mm增大到6.0 mm时,Fe–Cr合金粉末累积粒度分布曲线右移,中位粒径增大,细粉收得率减小,粉末流动性减小,松装密度减小;当导流管伸出长度由2.0 mm增加到2.5 mm时,Fe–Cr合金粉末累积粒度分布曲线左移,中位粒径减小,细粉收得率增加,粉末流动性增加,松装密度升高。综上所述,雾化压力3.8 MPa,过热度250℃,导流管直径4.5 mm,导流管伸出长度2.5 mm,制备得到的Fe–Cr合金粉末综合性能最优。

关键词：真空紧耦合气雾化法 Fe–Cr金属粉末导流管粉末性能

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D36钢窄间隙激光焊接接头组织和性能研究

激光与光电子学进展 2021年第17期58卷 301-308页

作者：柴旭天尹燕王志鹏董开基李志慧张瑞华兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050 中国钢研科技集团有限公司北京100081 阳江市五金刀剪产业技术研究院广东阳江529533

采用窄间隙激光填丝焊接的方式对低合金高强钢D36进行对接,实现了良好的多层多道厚板焊接,焊后无裂纹、无气孔等缺陷。通过拉伸、弯曲试验,以及显微硬度测试、显微组织观察等分析手段对焊接接头的微观组织和力学性能进行了分析和表征。... 详细信息

采用窄间隙激光填丝焊接的方式对低合金高强钢D36进行对接,实现了良好的多层多道厚板焊接,焊后无裂纹、无气孔等缺陷。通过拉伸、弯曲试验,以及显微硬度测试、显微组织观察等分析手段对焊接接头的微观组织和力学性能进行了分析和表征。结果表明:热影响区粗晶区组织由大量板条状马氏体组成,细晶区组织由晶粒细小的珠光体和铁素体组成;焊缝中心组织为先共析铁素体+针状铁素体+粒状贝氏体。填丝焊道硬度从大到小依次为热影响区、焊缝中心、母材;钝边自熔打底焊接硬度从大到小依次为焊缝中心、热影响区、母材;焊接接头拉伸试样均断裂在母材位置,断口与受力方向成45°夹角,并出现明显颈缩现象,这属于典型韧性断裂。焊缝平均抗拉强度为537 MPa,平均断后延伸率为15.6%。

关键词：激光技术窄间隙填丝焊接力学性能微观组织

紧耦合真空气雾化制备Fe-Cr合金粉末的特性表征

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兰州理工大学学报 2021年第3期47卷 10-14页

作者：尹燕董开基李治恒薄尧路超张瑞华兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050 新疆大学机械工程学院新疆乌鲁木齐830047 中国钢研科技集团有限公司北京100081 阳江市五金刀剪产业技术研究院广东阳江529533

采用紧耦合真空气雾化法制备Fe-Cr合金粉末,通过不同目数的筛网进行筛分,得到0~25μm、25~53μm、53~105μm、105~150μm四个粒度段的粉末.使用氧氮分析仪、碳硫分析仪、电感耦合等离子体发射光谱仪分析雾化前后粉末化学成分,测定全粒... 详细信息

采用紧耦合真空气雾化法制备Fe-Cr合金粉末,通过不同目数的筛网进行筛分,得到0~25μm、25~53μm、53~105μm、105~150μm四个粒度段的粉末.使用氧氮分析仪、碳硫分析仪、电感耦合等离子体发射光谱仪分析雾化前后粉末化学成分,测定全粒度段及各粒度段的氧含量变化情况;采用扫描电镜、激光粒度仪等分析测试手段观察粉末表面形貌及表面微观组织并测定粉末粒径.结果表明:紧耦合真空气雾化制备Fe-Cr金属粉末化学成分可精确控制,全粒度段氧含量为0.024wt.%;冷却速度随粉末粒径的减小呈现指数级增长,随着粉末粒度段的增大,表面组织主要由胞状晶、柱状晶向树枝晶发展;各粒度段氧含量随粒径增大逐渐减小;空心粉的形成主要与袋式破碎机制和晶粒凝固收缩差有关.

关键词：气雾化氧含量表面微观组织空心粉

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CHJ-S-2型大功率超声塑料焊接机

声学技术 1991年第4期10卷 8-10页

作者：蒋贻龙徐有为董开基朱文雄

手性单壁碳纳米管与牛血红蛋白复合物氧化还原过程的光谱学研究

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华东理工大学学报(自然科学版) 2025年

作者：谭惠心陈静董开翔刘岩章弘扬胡坪张敏华东理工大学药学院上海市细胞代谢光遗传学技术前沿科学研究基地华东理工大学化学与分子工程学院上海市功能性材料化学重点实验室

本研究探讨了未分离的单壁碳纳米管（SWCNTs）以及两种具有特定手性的单壁碳纳米管（即(6,5)-SWCNTs和(8,3)-SWCNTs），与牛血红蛋白（BHb）结合的相互作用以及对SWCNTs/BHb复合物氧化还原状态的光谱特性的影响。研究发现，SWCNTs与BHb... 详细信息

本研究探讨了未分离的单壁碳纳米管（SWCNTs）以及两种具有特定手性的单壁碳纳米管（即(6,5)-SWCNTs和(8,3)-SWCNTs），与牛血红蛋白（BHb）结合的相互作用以及对SWCNTs/BHb复合物氧化还原状态的光谱特性的影响。研究发现，SWCNTs与BHb的结合引起了BHb二级结构的显著变化，尤其是未分离的SWCNTs对BHb产生了最显著的影响，表现为BHb荧光强度的显著降低和α-螺旋结构的明显减少。在氧化过程中，BHb和SWCNTs在各自的最大发射波长处的荧光强度均有所增加；而在还原过程中，BHb和SWCNTs的荧光强度则逐渐恢复至原始状态。本文的研究结果可为血红蛋白氧化还原过程的监测提供一种新思路。

关键词：单壁碳纳米管牛血红蛋白相互作用荧光光谱氧化还原

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让学生不再怕学文言文

新课程(下) 2011年第6期 79-79页

作者：董开基广东省惠州市华侨中学

学习文言文,首先要消除学生的畏难情绪。让兴趣成为先导,运用复述纠错法、图画纠错法等代替机械地串讲。注意古今异义、古今同义、古今近义等语言现象,让文字成为沟通古今的纽带。指导学生做好文言知识的归纳整理工作,使文言知识系统化... 详细信息

学习文言文,首先要消除学生的畏难情绪。让兴趣成为先导,运用复述纠错法、图画纠错法等代替机械地串讲。注意古今异义、古今同义、古今近义等语言现象,让文字成为沟通古今的纽带。指导学生做好文言知识的归纳整理工作,使文言知识系统化和条理化,提高自学能力,让方法成为学生的学习文言文的好帮手。

关键词：文言文兴趣先导方法

The development of 3D printing technology and the current situation of controlling defects in SLM technology

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China Welding 2020年第3期29卷 9-19页

作者： Yin Yan Zhang Yuan Dong Kaiji Zhang Ruihua Chai Xutian State Key Laboratory of Advanced Processing and Recycling of Nonferrous Metals Lanzhou University of TechnologyLanzhou 730050China China Iron&Steel Research Institute Group Beijing 100081China Hardware Knife Cut Industrial Technology Research Institute Yangjiang Yangjiang 529533China

With unique manufacturing technology,the additive manufacturing technology divides the three-dimensional object into countless two-dimensional *** with the traditional material reduction manufacturing method,it has the characteristics of saving materials,being fast,and especially suitable for single and small batch parts and the rapid manufacturing of parts with complex shapes and internal *** this paper,various methods of additive manufacturing technology are *** paper introduces the characteristics of selective laser melting technology and its forming equipment *** this basis,the technical defects of selective laser melting technology are analyzed,and the status of controlling defects in SLM technology is *** the end,the prospects of additive manufacturing technology are described.

关键词： additive manufacturing technology selective laser melting density support structure