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增材制造领域等离子旋转电极雾化制粉技术研究及应用现状OA

Research and application status of plasma rotating electrode process technology in additive manufacturing

中文摘要英文摘要

高性能金属粉末是增材制造中的关键材料,粉末性能直接影响增材制造零部件的微观组织与性能.等离子旋转电极雾化制粉技术(plasma rolating electrode process,PREP)利用高温等离子体对高速旋转的电极棒端面进行熔化,熔融液膜在离心力作用下破碎成液滴并凝固成粉末,其制备的粉末具有球形度高、粒度均匀、空心粉少等优点,是增材制造的理想粉末材料.本文阐述了PREP技术的发展历程、设备类型、粉末制备原理以及制备粉末的性能特点等研究进展,重点讨论了工艺参数对粉末性能的影响规律,探讨了数值模拟方法在粉末的形成机制以及粉末粒度控制中的应用.此外,阐述了PREP制备的粉末材料在增材制造航空航天、医疗器械、核电、轨道交通等装备制造中的应用进展.最后,指出了PREP制粉技术将以高纯、细化、窄粒度、少夹杂、高球形度以及高效率和低成本的方向发展.

Performance metal powder serves as a crucial material in 3D printing additive manufacturing,as the properties of the powder directly influence the microstructure and overall performance of 3D-printed components.The plasma rotating electrode process(PREP)employs high-temperature plasma to melt the end face of a rapidly rotating electrode rod.Subsequently,the molten liquid film is fragmented into droplets,which then solidify into powder under the action of centrifugal force.This paper provides a comprehensive review of the development history,equipment types,powder preparation principles,and performance characteristics of the PREP process.It also delves into the impact of process parameters on the powder's properties and discusses the application of numerical simulation methods in understanding the powder formation mechanism and controlling powder particle size.Furthermore,the paper reviews the progress made in applying PREP-prepared powder materials in the 3D printing manufacturing of aerospace,medical equipment,nuclear power,rail transit,and other equipment sectors.Finally,it is highlighted that the PREP milling process is poised to evolve towards higher purity,finer particle size,narrower particle size distribution,fewer inclusions,higher sphericity,greater efficiency,and lower costs.

杨壬涛;杜鹏程;刘贻欧;范明祯;刘炼;高名传;陈同舟

中国机械总院集团武汉材料保护研究所有限公司 特种材料表面工程全国重点实验室,武汉 430030中国机械总院集团武汉材料保护研究所有限公司 特种材料表面工程全国重点实验室,武汉 430030武汉第二船舶设计研究所,武汉 430030中国机械总院集团武汉材料保护研究所有限公司 特种材料表面工程全国重点实验室,武汉 430030中国机械总院集团武汉材料保护研究所有限公司 特种材料表面工程全国重点实验室,武汉 430030中国机械总院集团武汉材料保护研究所有限公司 特种材料表面工程全国重点实验室,武汉 430030中国机械总院集团武汉材料保护研究所有限公司 特种材料表面工程全国重点实验室,武汉 430030

矿业与冶金

增材制造等离子旋转电极雾化高性能粉末工艺优化应用技术

additive manufacturingplasma rotating electrode process(PREP)high performance powderprocess optimizationapplied technology

《材料工程》 2026 (3)

95-112,18

国家自然科学基金青年基金项目(52105203)国家科技重大专项(2024ZD0703601)

10.11868/j.issn.1001-4381.2024.000615

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