Trong quá trình sản xuất bột nguyên tử hóa khí, kích thước hạt bột chủ yếu được kiểm soát bởi các yếu tố sau:
Áp suất trung bình phun: Áp suất càng cao, tác động của môi trường phun lên dòng chất lỏng kim loại càng mạnh, hiệu quả nghiền càng tốt và bột càng mịn.
Đường kính cột dòng kim loại: Đường kính càng nhỏ thì dòng chất lỏng kim loại càng dễ bị nghiền nát và kích thước hạt bột càng mịn.
Nhiệt độ nóng chảy kim loại: Nhiệt độ càng cao, độ nhớt của kim loại nóng chảy càng thấp, tính lưu động càng tốt và càng dễ bị nghiền thành những giọt chất lỏng mịn.
Góc giữa hai luồng: Góc càng lớn thì tác động của môi trường nguyên tử hóa lên dòng chất lỏng kim loại càng mạnh, hiệu quả nghiền càng tốt và bột càng mịn.
Loại môi trường nguyên tử hóa: Khi sử dụng môi trường nguyên tử hóa dạng lỏng, khối lượng của nó lớn hơn khí và mang nhiều năng lượng hơn, dẫn đến hiệu quả nghiền tốt hơn và bột mịn hơn.
Ngoài ra, sức căng bề mặt và độ nhớt của kim loại nóng chảy, các thông số cấu trúc của thiết bị nguyên tử hóa (như loại vòi phun, thông số phun) và thông số thiết bị thu gom bột cũng sẽ ảnh hưởng đến kích thước hạt bột.
Phạm vi điều chỉnh cụ thể của các thông số quy trình sản xuất bột nguyên tử hóa khí như sau:
Áp suất khí phun: 10 - 40 atm (khoảng 1 - 4 MPa)
Đường kính cột dòng kim loại: Cần được điều chỉnh theo thiết bị và vật liệu cụ thể. Đường kính càng nhỏ thì bột càng mịn.
Nhiệt độ nóng chảy của kim loại: Cần được điều chỉnh theo nhiệt độ nóng chảy của hợp kim. Nó thường cao hơn 50 - 100 độ so với điểm nóng chảy.
Hai-góc luồng: 40 độ - 75 độ
Áp suất buồng phun khí: Cần duy trì trạng thái chân không. Thường nằm trong phạm vi 1 - 10 torr (khoảng 0.13 - 1.33 kPa)
Các thông số này cần được kiểm soát chính xác theo thành phần hợp kim cụ thể và yêu cầu về hiệu suất bột.
Nhiệt độ nóng chảy của kim loại ảnh hưởng trực tiếp đến kích thước hạt của bột bằng cách thay đổi độ nhớt và sức căng bề mặt của nóng chảy. Cụ thể:
1. Khi nhiệt độ tăng, độ nhớt giảm. Khi nhiệt độ tăng từ 150 độ lên 300 độ, kích thước hạt trung bình của bột Pd-Ag-Cu giảm từ 101 μm xuống 33 μm. Nhiệt độ cao làm cho chất lỏng kim loại dễ bị vỡ thành các giọt mịn, nhưng vượt quá giá trị tới hạn (chẳng hạn như 300 độ) sẽ khiến các giọt dính lại với nhau, do đó làm tăng kích thước hạt.
2. Thay đổi sức căng bề mặt
Nhiệt độ cao làm giảm sức căng bề mặt, làm cho các giọt phân tán hơn. Thí nghiệm cho thấy đối với bột thép không gỉ, kích thước hạt trung bình giảm khoảng 5 μm cho mỗi lần tăng nhiệt độ 50 K. Tuy nhiên, nhiệt độ quá cao sẽ kéo dài thời gian đông đặc và tăng nguy cơ hình thành bột vệ tinh.
3. Cửa sổ nhiệt độ tối ưu
Thép không gỉ: Hiệu suất bột mịn cao nhất khi nhiệt độ quá cao là 245 K.
Hợp kim entropy-cao: Khi nung ở 1200 độ , Dv(50) của hợp kim titan đạt 57,3 μm, cao hơn 1,1 μm so với ở 1100 độ . Titan: Để ổn định quá trình nguyên tử hóa, nhiệt độ cần được duy trì ở mức 1300-1400 độ.
4. Phối hợp với các thông số khác
Nó cần được điều chỉnh cùng với áp suất nguyên tử hóa (4,0 MPa), loại khí (helium là loại tốt nhất), v.v. Ví dụ, khi nguyên tử hóa bằng argon, cứ tăng nhiệt độ 100 độ, kích thước hạt bột có thể giảm 15-20%.
