本發(fā)明屬于激光增材制造用高性能合金鋼粉末制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種激光增材制造用球形24CrNiMoRe合金鋼粉末及其制備方法。

技術(shù)背景

金屬零件激光增材制造技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)發(fā)展的新型產(chǎn)業(yè)化技術(shù)之一。其中高性能合金鋼是制造金屬零件的重要材料，在軌道交通、核電、冶金、機(jī)械制造等領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用，隨著制造技術(shù)的快速發(fā)展，利用先進(jìn)增材制造技術(shù)制造關(guān)鍵部件展現(xiàn)了勃勃生機(jī)。我國(guó)是高鐵制造大國(guó)，高鐵是關(guān)系我國(guó)民生安全的戰(zhàn)略性先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，高速列車制動(dòng)盤(pán)是保證高鐵裝備可靠運(yùn)行的關(guān)鍵零部件之一。目前高鐵剎車盤(pán)主要采用傳統(tǒng)的鑄造加熱處理的方法制造，存在著制造成本高、熱處理工序復(fù)雜，機(jī)械加工設(shè)備受限等問(wèn)題，同時(shí)核心技術(shù)被國(guó)外壟斷并形成了相關(guān)技術(shù)保護(hù)。如何突破國(guó)外技術(shù)封鎖，研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的剎車盤(pán)制造新材料及其激光增材制造新技術(shù)具有重大的科學(xué)研究與實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值，也符合《中國(guó)制造2025》等國(guó)家戰(zhàn)略規(guī)劃及國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃需要。

高性能合金鋼成分復(fù)雜、物相和相變復(fù)雜、激光增材制造過(guò)程應(yīng)力應(yīng)變及成形件性能難以控制等，其中合金鋼粉末原材料的成分設(shè)計(jì)與制備技術(shù)是研發(fā)新型高速列車剎車盤(pán)的基礎(chǔ)。由于高速列車制動(dòng)盤(pán)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸較大、并且要求制動(dòng)盤(pán)芯部高強(qiáng)韌性而表面具有高的耐磨和抗熱疲勞性能，利用激光增材制造剎車盤(pán)零件對(duì)合金鋼粉末原材料的成分、形貌、流動(dòng)性、粒徑分布和空心率等特征具有特殊的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，結(jié)合激光增材制造粉末需要高球形度、低空心球率、適合的粒徑分布以及良好的松裝密度和流動(dòng)性等性能要求，本發(fā)明提供一種用于高鐵剎車盤(pán)的激光增材制造用球形24CrNiMoRe合金鋼粉末及其制備方法。

本發(fā)明的激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末，化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為：C：0.23～0.27％，Cr：0.90～1.15％，Ni：0.90～1.15％，Mo：0.45～0.60％，Mn：0.90～1.15％，Si：0.30～0.45％，Re(Ce，La，Y)：1～2％，余量為Fe；粉末形貌為球形，粒徑為1～180μm，松裝密度4.74～4.97g/cm³，粒徑1～50μm的合金鋼粉末流動(dòng)性為15.6～18.7s/50g，粒徑50～180μm的合金鋼粉末的流動(dòng)性為14.3～15.1s/50g；合金鋼粉末的空心球率小于等于2％。

上述的激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末，球形度好、表面附著的衛(wèi)星顆粒少、球體表面光潔均勻；粉末表面有明顯的晶粒、晶界，晶粒以一次的胞狀晶為主，晶粒在粉末表面分布均勻且大小相近，合金鋼粉末的物相為馬氏體上分布碳化物。

本發(fā)明激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末的制備方法為：將24CrNiMoRe合金鋼制成中心為通孔的圓臺(tái)型鋼錠；將合金鋼錠置于氧化鎂陶瓷坩堝中并將陶瓷坩堝放置在感應(yīng)線圈內(nèi)；將氧化鋁陶瓷桿放置在鋼錠中心通孔中并作為坩堝底部導(dǎo)液孔的堵口器，將熱電偶封裝在陶瓷桿內(nèi)測(cè)量熔融24CrNiMoRe合金鋼的過(guò)熱度；通過(guò)調(diào)整感應(yīng)線圈加載功率，將坩堝內(nèi)鋼錠熔化并達(dá)到預(yù)設(shè)過(guò)熱度后，拔出氧化鋁陶瓷桿讓坩堝內(nèi)合金鋼液通過(guò)導(dǎo)液孔流出；調(diào)控霧化氣壓，使惰性氣體通過(guò)環(huán)孔型霧化噴嘴作用在導(dǎo)液孔流出的合金鋼熔液上，沖擊破碎形成24CrNiMoRe合金鋼粉末，再采用粉末收集裝置進(jìn)行收集并篩分出不同粒徑粉末真空保存。

具體包括以下步驟：

步驟1，預(yù)處理：

(1)將原料24CrNiMoRe合金鋼制成圓臺(tái)型鋼錠，將鋼錠中心加工出通孔，鋼錠內(nèi)外表面粗糙度為Ra13.0～Ra15.0；

(2)將加工完成的24CrNiMoRe合金鋼錠清洗干凈并置于氧化鎂陶瓷坩堝中，然后將陶瓷坩堝放置在感應(yīng)線圈內(nèi)，將頂部為圓形的中空氧化鋁陶瓷桿和連續(xù)送料進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械臂剛性連接后，置入鋼錠中心通孔中并作為坩堝底部導(dǎo)液管的堵口器，最后將熱電偶封裝在陶瓷桿內(nèi)實(shí)時(shí)測(cè)量坩堝中鋼錠的溫度；氧化鋁陶瓷桿、合金鋼錠中心通孔與坩堝底部導(dǎo)液管三者同軸；

步驟2，抽取真空后充入保護(hù)氣：

對(duì)感應(yīng)熔煉室、霧化室和二級(jí)粉末收集裝置抽真空使真空度達(dá)到后，充入惰性氣體，保持氣壓為0.01～0.05MPa；

步驟3，感應(yīng)熔煉：

開(kāi)啟感應(yīng)線圈電源，對(duì)鋼錠進(jìn)行預(yù)熱處理，待鋼錠溫度升高到800～1000℃后，增加功率，使坩堝內(nèi)鋼錠完全熔化并保持100～150℃過(guò)熱度；

步驟4，惰性氣體霧化：

當(dāng)坩堝內(nèi)熔融的24CrNiMoRe合金鋼液達(dá)到預(yù)設(shè)過(guò)熱度并保溫后，同時(shí)進(jìn)行(1)和(2)：

(1)保持給定熔煉功率不變，通過(guò)連續(xù)送料進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械臂快速提升氧化鋁陶瓷桿，使坩堝底部的導(dǎo)液管開(kāi)口打開(kāi)，然后坩堝內(nèi)熔融的金屬液通過(guò)導(dǎo)液管流入霧化室；

(2)調(diào)整環(huán)孔型霧化噴嘴出口氣壓，噴出的惰性氣體匯集到導(dǎo)液管尖端并沖擊流出的熔融24CrNiMoRe合金鋼液柱，在霧化室內(nèi)形成24CrNiMoRe合金鋼粉末；

步驟5，合金粉末收集與篩分：

(1)采用二級(jí)粉末收集裝置，對(duì)制備的24CrNiMoRe合金鋼粉末進(jìn)行收集；

(2)對(duì)24CrNiMoRe合金鋼粉末分級(jí)篩分，并真空保存。

其中：

所述步驟1(1)中，圓臺(tái)形鋼錠上表面直徑D₁為Φ105mm，下表面直徑D₂為Φ90mm，高度H₁為200mm，中心通孔直徑D₃為20～30mm；在鋼錠下表面加工出高度H₂為25mm，倒角θ為40～50°的錐形平面；步驟1(2)中，將合金鋼錠清洗干凈的方法為：用1000～2000號(hào)的金相砂紙將合金鋼錠表面氧化物和雜質(zhì)去除，然后分別用石油醚和酒精清洗表面，去除合金鋼錠表面油污；坩堝底部所使用的導(dǎo)液管直徑為3-5mm。

所述步驟(1)，將帶有通孔的圓臺(tái)型鋼錠下表面加工出倒角40～50°坡度，從而使之和坩堝底部裝配更緊密。

所述的步驟2中，抽真空的方法為：采用雙葉旋片式真空泵和羅茨泵對(duì)感應(yīng)熔煉室、霧化室、粉末收集裝置、氣體管道等預(yù)抽真空，真空度為1.0×10^～1～1.0×10¹Pa，關(guān)閉氣體管道；再采用擴(kuò)散泵對(duì)感應(yīng)熔煉室、霧化室、粉末收集裝置抽真空，真空度為3.5×10^～3～3.5×10^～1Pa；然后給感應(yīng)熔煉室、霧化室、粉末收集裝置充入高純氬氣，保持氣壓精確在0.01MPa；

所述的步驟3中，感應(yīng)熔煉功率采用分段式升高的方法：先使用10～20KW功率對(duì)鋼錠進(jìn)行預(yù)熱，待鋼錠溫度升高到800℃后，增加功率至20～50KW，使坩堝內(nèi)鋼錠完全熔化并保持過(guò)熱度在100～200℃；預(yù)熱處理的功率小于鋼錠完全熔化的功率。

所述的步驟4(1)，氧化鋁陶瓷桿堵口器的拔出是通過(guò)電機(jī)控制的連續(xù)送料進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械臂來(lái)實(shí)現(xiàn)控制；保溫時(shí)間為2～5min；

所述的步驟4(2)中，惰性氣體的溫度為-15℃～-20℃；霧化噴嘴出口壓力為6.0～12.0MPa；噴出的惰性氣體或氬氣經(jīng)環(huán)孔型噴嘴變?yōu)榈怪脠A錐形；

所述步驟2和4中，惰性氣體為氬氣。

所述的步驟5(2)中，對(duì)24CrNiMo合金鋼粉末分級(jí)篩分，采用振動(dòng)篩機(jī)為VBP～200型拍擊式標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)篩機(jī)，篩分出粒徑為1～50μm和粒徑為50～180μm的24CrNiMo合金鋼粉末，按照不同打印方式篩分不同粒徑分布的合金鋼粉末；真空保存的方法為：將合金鋼粉末裝入真空袋，放置入真空手套箱保存，每次開(kāi)箱使用前，充入氬氣至0.01～0.05MPa，封裝真空袋后取出；

本發(fā)明合金鋼粉末，粒徑分布主要集中在1～180μm之間，占整體粉末總質(zhì)量的85％以上。

本發(fā)明原理：本發(fā)明基于激光增材制造高鐵制動(dòng)盤(pán)對(duì)24CrNiMoRe合金鋼粉末原料的成分組成、粒度分布、球形度、流動(dòng)性、雜質(zhì)含量、空心球率等特征指標(biāo)具有特殊要求的實(shí)際，首先設(shè)計(jì)出了合金的化學(xué)成分范圍，通過(guò)Cr、Ni、Mo、Mn、Si等多元合金組合，控制C含量，增加稀土元素，形成新的合金成分體系，以提高合金在激光非平衡冶金條件下形成高強(qiáng)韌性的組織結(jié)構(gòu)，達(dá)到調(diào)控成形零件性能的目的。然后采用真空坩堝感應(yīng)熔煉形成熔液、惰性氣體霧化、冷卻凝固形成球形金屬粉末為基本技術(shù)路線，通過(guò)感應(yīng)熔煉功率、霧化噴嘴氣壓等工藝參數(shù)的控制，從而使形成的合金鋼粉末具有粒徑分布可控制、形貌為球形氧量低、流動(dòng)性好、成分均勻、空心率缺陷低等理想特征的24CrNiMoRe合金鋼粉末。

本發(fā)明激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末及制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果為：

(1)采用真空坩堝感應(yīng)熔煉氣霧化法，通過(guò)控制感應(yīng)熔煉的真空度、噴嘴氣壓、電源功率，實(shí)現(xiàn)對(duì)合金鋼粉末的球形度、粒度分布、空心球率、流動(dòng)性、空心率等指標(biāo)的主動(dòng)調(diào)控。同時(shí)采用二級(jí)粉末收集裝置串聯(lián)組合實(shí)現(xiàn)氣固充分分離，并用超聲振動(dòng)篩對(duì)粉末進(jìn)行篩分分級(jí)，以滿足不同激光增材制造技術(shù)對(duì)粉末粒徑范圍的需要；

(2)本發(fā)明制備的具有理想粉體特征的用于激光增材制造高鐵剎車盤(pán)的24CrNiMoRe合金鋼合金粉末，主要應(yīng)用于高鐵剎車盤(pán)的激光增材制造用，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)激光增材制造高速列車制動(dòng)盤(pán)等關(guān)鍵零部件制造領(lǐng)域的應(yīng)用和快速發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明實(shí)施例1～3步驟1中的合金鋼錠加工尺寸示意圖；

圖2本發(fā)明實(shí)施例1～3步驟1中坩堝感應(yīng)熔煉裝置安裝示意圖；

圖3本發(fā)明實(shí)施例1制備的激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末的質(zhì)量粒徑分布圖；

圖4本發(fā)明實(shí)施例1制備的粒徑為1～50μm鋪粉法選擇性激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末的粒徑分布圖；

圖5本發(fā)明實(shí)施例1制備的粒徑為50～180μm送粉法的激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末的粒徑分布圖；

圖6本發(fā)明實(shí)施例1制備的激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末不同放大倍數(shù)的SEM形貌照片；

圖7本發(fā)明實(shí)施例1制備的激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末金相照片；

圖8本發(fā)明實(shí)施例1制備的激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末的XRD圖；

圖9本發(fā)明實(shí)施例2制備的激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末的質(zhì)量粒徑分布圖；

圖10本發(fā)明實(shí)施例2制備的粒徑為1～50μm鋪粉法激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末的粒徑分布圖；

圖11本發(fā)明實(shí)施例2制備的粒徑為50～180μm的送粉法激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末的粒徑分布圖；

圖12本發(fā)明實(shí)施例2制備的激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末不同放大倍數(shù)的SEM形貌照片；

圖13本發(fā)明實(shí)施例2制備的激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末金相圖片；

圖14本發(fā)明實(shí)施例2制備的激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末的XRD圖；

圖15本發(fā)明實(shí)施例3制備的激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末的質(zhì)量粒徑分布圖；

圖16本發(fā)明實(shí)施例3制備的粒徑為1～50μm的鋪粉的選擇性激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末的粒徑分布圖；

圖17本發(fā)明實(shí)施例3制備的粒徑為50～180μm的激光增材24CrNiMoRe合金鋼粒徑分布圖；

圖18本發(fā)明實(shí)施例3制備的激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末不同放大倍數(shù)的SEM形貌照片；

圖19本發(fā)明實(shí)施例3制備的激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末金相圖片；

圖20本發(fā)明實(shí)施例3制備的激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末的XRD圖；

圖中：D₁-鋼錠上表面直徑；D₂-鋼錠下表面直徑；H₁-鋼錠高度；D₃-鋼錠中心通孔直徑；

H₂-鋼錠下表面錐形平臺(tái)高度；θ-錐形平臺(tái)倒角角度；1-連續(xù)送料進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械臂；2-氧化鎂陶瓷坩堝；3-合金鋼鋼錠；4-導(dǎo)液管；5-熱電偶；6-剛性連接螺栓；7-氧化鋁陶瓷堵口器。

具體實(shí)施例方式

以下實(shí)施例制備的24CrNiMoRe合金鋼合金粉末的性能檢測(cè)手段為：

采用OLYMPUS～GX71型倒置式光學(xué)顯微鏡(OM)觀察粉末空心球率；

采用Shimadzu～SSX～550掃描電子顯微鏡(SEM)觀察粉末表面形貌和球形度；

采用日本SmartLab～9000型X射線衍射儀(XRD)進(jìn)行物相分析；

依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1482～2010，采用HYL～102型霍爾流速計(jì)測(cè)量合金鋼的松裝密度比和流動(dòng)性。

以下實(shí)施例1～3，制備用于激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼錠加工尺寸示意圖見(jiàn)圖1，坩堝感應(yīng)熔煉裝置裝配示意圖見(jiàn)圖2。

實(shí)施例1

用于激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末的制備方法，具體包括以下步驟：

步驟1，預(yù)處理：

(1)將原料24CrNiMoRe合金鋼制成圓臺(tái)形鋼錠，圓臺(tái)形鋼錠上表面直徑D₁為Φ105mm，下表面直徑D₂為Φ90mm，高度H₁為200mm；將鋼錠中心加工出通孔，通孔直徑D₃為Φ20mm；再將鋼錠的下表面加工出高度H₂為25mm，倒角θ為40°坡度從而和坩堝底部裝配緊密，鋼錠內(nèi)外表面粗糙度為Ra13.0；

(2)將加工完成的24CrNiMoRe合金鋼錠清洗干凈并安放到坩堝感應(yīng)熔煉霧化裝置中，具體操作是：

用1000～2000號(hào)金相砂紙將24CrNiMoRe合金鋼錠表面氧化物和雜質(zhì)去除，分別用石油醚和酒精清洗24CrNiMoRe合金鋼錠表面，去除24CrNiMoRe合金鋼錠表面油污；

將清洗完成的鋼錠置于氧化鎂陶瓷坩堝中并將陶瓷坩堝放置在感應(yīng)線圈內(nèi)，將頂部為圓形的中空氧化鋁陶瓷桿和連續(xù)送料進(jìn)給系統(tǒng)的的機(jī)械臂剛性連接后放置在鋼錠中心通孔中并作為坩堝底部導(dǎo)液管的堵口器，導(dǎo)液管直徑D₄為Φ5mm。最后將熱電偶封裝在陶瓷桿內(nèi)實(shí)時(shí)測(cè)量坩堝中鋼錠的溫度。氧化鋁陶瓷桿、合金鋼錠中心通孔與坩堝底部導(dǎo)液管三者同軸，關(guān)閉熔煉室爐門(mén)，并檢查尾排閥是否關(guān)閉；

步驟2，抽取真空后充入保護(hù)氣：

開(kāi)啟控制電源，分別開(kāi)啟雙葉旋片式真空泵、羅茨泵、擴(kuò)散泵與爐體的水冷循環(huán)，并檢查各水循環(huán)出口是否正常排水；依次打開(kāi)預(yù)抽閥和雙葉旋片式真空泵，當(dāng)爐體室內(nèi)真空度為負(fù)壓時(shí)，打開(kāi)真空度計(jì)，打開(kāi)氣閥管道，直至真空度為1.0×10³Pa以下時(shí)，開(kāi)啟羅茨泵直至爐體真空度為1.0×10¹Pa時(shí)，關(guān)閉氣閥管道，打開(kāi)前級(jí)閥和擴(kuò)散泵對(duì)擴(kuò)散泵油預(yù)熱直至油溫達(dá)到230℃以上時(shí)，關(guān)閉預(yù)抽閥開(kāi)啟主抽閥抽取高真空，使真空度到達(dá)預(yù)定實(shí)驗(yàn)真空度3.5×10^～1Pa時(shí)，關(guān)閉真空度計(jì)；然后給感應(yīng)熔煉室、霧化室、粉末收集裝置充入高純氬氣，保持氣壓精確在0.01MPa；

步驟3，電極感應(yīng)熔煉：

打開(kāi)低頻感應(yīng)電源，接通線圈水冷循環(huán)系統(tǒng)，對(duì)電源系統(tǒng)進(jìn)行冷卻；關(guān)閉噴氣嘴氣閥門(mén)，然后打開(kāi)8瓶高純氬氣閥門(mén)；打開(kāi)電源加熱開(kāi)關(guān)對(duì)坩堝內(nèi)鋼錠進(jìn)行感應(yīng)熔化，對(duì)低頻坩堝感應(yīng)熔煉功率采用分段式升高的方法進(jìn)行，先使用10KW功率對(duì)鋼錠進(jìn)行預(yù)熱，待鋼錠溫度升高到800℃后，增加功率至20KW，使坩堝內(nèi)鋼錠完全熔化并保持過(guò)熱度在100℃；

步驟4，惰性氣體霧化：

當(dāng)坩堝內(nèi)熔融的24CrNiMoRe合金鋼液過(guò)熱度達(dá)到120℃并保溫5min后，同時(shí)進(jìn)行(1)和(2)：

(1)保持給定熔煉功率20KW不變，通過(guò)連續(xù)送料進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械臂快速提升氧化鋁陶瓷桿，使坩堝底部的導(dǎo)液管開(kāi)口打開(kāi)，然后坩堝內(nèi)熔融的金屬液通過(guò)導(dǎo)液管流入霧化室；

(2)開(kāi)啟8瓶高純氬氣瓶的噴氣嘴閥門(mén)，調(diào)整噴氣嘴霧化氣壓為6.0MPa，噴出的高速-15℃氬氣匯集到導(dǎo)液管尖端并沖擊流出的熔融24CrNiMoRe合金鋼液柱，在霧化室內(nèi)形成24CrNiMoRe合金鋼粉末；

其中：噴出的高純氬氣經(jīng)環(huán)孔形霧化噴嘴變?yōu)榈怪脠A錐形；

步驟5，合金粉末收集與篩分：

(1)24CrNiMoRe合金鋼粉末沿霧化室管道進(jìn)入二級(jí)粉末收集裝置，24CrNiMoRe合金鋼粉末與氬氣分離；

(2)采用振動(dòng)篩機(jī)為VBP～200型拍擊式標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)篩機(jī)，對(duì)24CrNiMoRe合金鋼粉末分級(jí)篩分，將粉末篩分為0～20μm、20～30μm、30～40μm、40～50μm、50～70μm、70～100μm、100～150μm和150～180μm七個(gè)級(jí)別，分別裝入真空袋，放置入真空手套箱保存，每次開(kāi)箱使用前，充入氬氣至0.01～0.05MPa，封裝真空袋后取出。

對(duì)本實(shí)施例制備的激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末，進(jìn)行如下測(cè)試：

(1)粉末粒徑分析

分別測(cè)量本實(shí)施例制得的各級(jí)粉末質(zhì)量，以每級(jí)粉末質(zhì)量占粉末總質(zhì)量百分比，做粉末粒徑區(qū)間的質(zhì)量粒徑分布圖如圖3所示，包括質(zhì)量分布圖與累積質(zhì)量分布圖。由圖3可以看出本實(shí)施例制得24CrNiMoRe合金鋼粉末，粒徑在1～50μm約占總體粉末的18.24％，大部分粉末粒徑集中分布在50～180μm，其中粒徑在50～150μm可用于送粉法激光直接沉積技術(shù)的粉末約占總體69.26％。

激光3D打印技術(shù)用粉體：制備的粒徑為1～50μm的用于鋪粉的選擇性激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末的粒徑分布圖如圖4所示；制備的粒徑為50～180μm的用于送粉的激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末的粒徑分布圖如圖5所示。分別選取這兩種粒徑區(qū)間24CrNiMo合金鋼合金粉末，采用激光粒度儀測(cè)定其精確粒度分布，由圖4可得出粒徑區(qū)間在1～50μm的粉末，平均直徑D(50)約為30μm左右，由圖5可得出粒徑區(qū)間在50～150μm的粉末，平均直徑D(50)約為70μm左右，符合兩種方式激光增材制造方法對(duì)粉末粒徑的要求。

(2)球形度及表面形貌

本實(shí)施例制備的激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末，不同放大倍數(shù)的微觀形貌見(jiàn)圖6，如圖可見(jiàn)，球形度好、粒度分布均勻、表面光潔高、附著衛(wèi)星顆粒少，球形粉末由細(xì)小的胞狀晶粒組成，球形表面有大量晶界。這是因?yàn)橛捎谠诮饘僖旱蜗侣溥^(guò)程中，被低溫高壓的氬氣沖擊，分散成大量的微小液滴快速凝固形成，液滴小比表面積大，液滴表面冷卻速度快，迅速達(dá)到24CrNiMoRe合金鋼合金凝固所需的過(guò)冷度，液滴表面優(yōu)先形成大量晶核，晶粒稍微長(zhǎng)大就相互接觸，形成細(xì)小均勻分布的晶粒。

(3)空心球率分析

本實(shí)施例制備的激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末的金相圖片見(jiàn)圖7，如圖可見(jiàn)，空心球率低于2％，空心球主要以閉合的形式存在，也有少量破裂的球體。在高速氬氣沖擊下，有些大顆粒的液滴被沖擊破碎過(guò)程中，有極小部分氣體被束縛在液滴內(nèi)部，形成空心粉末。當(dāng)霧化噴嘴氣壓較大時(shí)，存在部分較大液滴凝固后，在飛行過(guò)程中與其他顆粒撞擊破裂，撞擊面會(huì)破碎成粒徑更小的粉末，撞擊后剩下非撞擊面部分形成破碎球體。

(4)化學(xué)成分及物相分析：

采用X射線熒光光譜儀定量分析了本實(shí)施例制備的24CrNiMo合金鋼粉末，成分按質(zhì)量百分比為：C：0.27％，Cr：0.90％，Ni：1.15％，Mo：0.45％，Mn：0.90％，Si：0.30％，Y：1.2％余量為Fe；

對(duì)本實(shí)施例制備的激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末進(jìn)行X射線衍射，所得X射線衍射圖如圖3所示。從圖3可以看出，運(yùn)用本實(shí)施例的24CrNiMoRe合金鋼粉末物相為馬氏體基體上分布碳化物。24CrNiMoRe合金鋼在感應(yīng)熔煉快速霧化凝固過(guò)程中，首先鋼錠在坩堝中被感應(yīng)線圈加熱，合金鋼中的珠光體相快速熔融為成分均勻的液態(tài)，液柱通過(guò)導(dǎo)液管流出被低溫氬氣快速?zèng)_擊破碎并冷卻，形成馬氏體相。

(5)松裝密度與流動(dòng)性檢測(cè)

采用HYL～102型霍爾流速計(jì)，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1482～2010，使用孔徑為2.5mm的不銹鋼漏斗，對(duì)本實(shí)施例24CrNiMoRe合金鋼粉末測(cè)量5次結(jié)果如表1所示，粉末松裝密度所得5次平均值為4.74g/cm³，標(biāo)準(zhǔn)24CrNiMoRe合金鋼棒材密度為7.9g/em³，即松裝密度比為60％，符合激光增材制造對(duì)粉末松裝密度比要求。

表1 24CrNiMoRe粉末松裝密度測(cè)量結(jié)果

采用HYL～102型霍爾流速計(jì)，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1482～2010，使用孔徑為2.5mm的不銹鋼漏斗，對(duì)本實(shí)施例制備的粒度為1-50μm和50～180μm用于激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末測(cè)量流動(dòng)性，測(cè)量5次結(jié)果如表2所示，粒徑1～50μm的24CrNiMo合金鋼粉末流動(dòng)性為18.7s/50g，粒徑50～180μm的24CrNiMoRe合金鋼粉末的流動(dòng)性為15.1s/50g。

表2 24CrNiMoRe粉末流動(dòng)性測(cè)量結(jié)果

實(shí)施例2

激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末的制備方法，具體包括以下步驟：

步驟1，預(yù)處理：

(1)將原料24CrNiMoRe合金鋼制成圓臺(tái)形鋼錠，圓臺(tái)形鋼錠上表面直徑D₁為Φ105mm，下表面直徑D₂為Φ90mm，高度H₁為200mm；將鋼錠中心加工出通孔，通孔直徑D₃為Φ30mm；再將鋼錠的下表面加工出高度H₂為30mm，倒角θ為50°坡度從而和坩堝底部裝配更緊密，鋼錠內(nèi)外表面粗糙度為Ra15.0；

(2)將加工完成的24CrNiMoRe合金鋼錠清洗干凈并安放到坩堝感應(yīng)熔煉霧化裝置中，具體操作是：

用1000～2000號(hào)金相砂紙將24CrNiMoRe合金鋼電極鈦棒表面氧化物和雜質(zhì)去除，分別用石油醚和酒精清洗24CrNiMoRe合金鋼電極鈦棒表面，去除24CrNiMoRe合金鋼電極鈦棒表面油污；

將清洗完成的鋼錠置于氧化鎂陶瓷坩堝中并將陶瓷坩堝放置在感應(yīng)線圈內(nèi)，將頂部為圓形的中空氧化鋁陶瓷桿和連續(xù)送料進(jìn)給系統(tǒng)的的機(jī)械臂剛性連接后放置在鋼錠中心通孔中并作為坩堝底部導(dǎo)液管的堵口器，導(dǎo)液管直徑D₄為Φ3mm。最后將熱電偶封裝在陶瓷桿內(nèi)實(shí)時(shí)測(cè)量坩堝中鋼錠的溫度。氧化鋁陶瓷桿、合金鋼錠中心通孔與坩堝底部導(dǎo)液管三者同軸，關(guān)閉熔煉室爐門(mén)，并檢查尾排閥是否關(guān)閉；

步驟2，抽取真空后充入保護(hù)氣：

開(kāi)啟控制電源，分別開(kāi)啟雙葉旋片式真空泵、羅茨泵、擴(kuò)散泵與爐體的水冷循環(huán)，并檢查各水循環(huán)出口是否正常排水；依次打開(kāi)預(yù)抽閥和雙葉旋片式真空泵，當(dāng)爐體室內(nèi)真空度為負(fù)壓時(shí)，打開(kāi)真空度計(jì)，打開(kāi)氣閥管道，直至真空度為1.0×10³Pa以下時(shí)，開(kāi)啟羅茨泵直至爐體真空度為1.0×10^-1Pa時(shí)，關(guān)閉氣閥管道，打開(kāi)前級(jí)閥和擴(kuò)散泵對(duì)擴(kuò)散泵油預(yù)熱直至油溫達(dá)到230℃以上時(shí)，關(guān)閉預(yù)抽閥開(kāi)啟主抽閥抽取高真空，使真空度到達(dá)預(yù)定實(shí)驗(yàn)真空度3.5×10^～3Pa時(shí)，關(guān)閉真空度計(jì)；然后給感應(yīng)熔煉室、霧化室、粉末收集裝置充入高純氬氣，保持氣壓精確在0.01MPa；

步驟3，電極感應(yīng)熔煉：

打開(kāi)低頻感應(yīng)電源，接通線圈水冷循環(huán)系統(tǒng)，對(duì)電源系統(tǒng)進(jìn)行冷卻；關(guān)閉噴氣嘴氣閥門(mén)，然后打開(kāi)8瓶高純氬氣閥門(mén)；打開(kāi)電源加熱開(kāi)關(guān)對(duì)坩堝內(nèi)鋼錠進(jìn)行感應(yīng)熔化，對(duì)低頻坩堝感應(yīng)熔煉功率采用分段式升高的方法進(jìn)行，先使用20KW功率對(duì)鋼錠進(jìn)行預(yù)熱，待鋼錠溫度升高到800℃后，增加功率至50KW，使坩堝內(nèi)鋼錠完全熔化并保持過(guò)熱度在200℃；

步驟4，惰性氣體霧化：

當(dāng)坩堝內(nèi)熔融的24CrNiMoRe合金鋼液過(guò)熱度達(dá)到150℃并保溫2min后，同時(shí)進(jìn)行(1)和(2)：

(1)保持給定熔煉功率50KW不變，通過(guò)連續(xù)送料進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械臂快速提升氧化鋁陶瓷桿，使坩堝底部的導(dǎo)液管開(kāi)口打開(kāi)，然后坩堝內(nèi)熔融的金屬液通過(guò)導(dǎo)液管流入霧化室；

(2)開(kāi)啟8瓶高純氬氣瓶的噴氣嘴閥門(mén)，調(diào)整噴氣嘴霧化氣壓為12.0MPa，噴出的高速-20℃氬氣匯集到導(dǎo)液管尖端并沖擊流出的熔融24CrNiMoRe合金鋼液柱，在霧化室內(nèi)形成24CrNiMoRe合金鋼粉末；

其中：噴出的高純氬氣經(jīng)環(huán)孔形霧化噴嘴變?yōu)榈怪脠A錐形；

步驟5，合金粉末收集與篩分：

(1)24CrNiMo合金鋼粉末沿霧化室管道進(jìn)入二級(jí)粉末收集裝置，24CrNiMoRe合金鋼粉末與氬氣分離；

(2)采用振動(dòng)篩機(jī)為VBP～200型拍擊式標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)篩機(jī)，對(duì)24CrNiMoRe合金鋼粉末分級(jí)篩分，將粉末篩分為0～20μm、20～30μm、30～40μm、40～50μm、50～70μm、70～100μm、100～150μm和150～180μm七個(gè)級(jí)別，分別裝入真空袋，放置入真空手套箱保存，每次開(kāi)箱使用前，充入氬氣至0.01～0.05MPa，封裝真空袋后取出。

對(duì)本實(shí)施例制備的激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末，進(jìn)行如下測(cè)試：

(1)粉末粒徑分析

分別測(cè)量本實(shí)施例制得的各級(jí)粉末質(zhì)量，以每級(jí)粉末質(zhì)量占粉末總質(zhì)量百分比，做粉末粒徑區(qū)間的質(zhì)量粒徑分布圖如圖3所示，包括質(zhì)量分布圖與累積質(zhì)量分布圖。由圖3可以看出本實(shí)施例制得24CrNiMoRe合金鋼粉末，粒徑在1～50μm約占總體粉末的22.31％，大部分粉末粒徑集中分布在50～180μm，其中粒徑在50～150μm可用于送粉法激光直接沉積技術(shù)的粉末約占總體69.52％。

激光3D打印技術(shù)用粉體：制備的粒徑為1～50μm的用于鋪粉的選擇性激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末的粒徑分布圖如圖4所示；制備的粒徑為50～180μm的用于送粉的激光激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末的粒徑分布圖如圖5所示。分別選取這兩種粒徑區(qū)間24CrNiMoRe合金鋼粉末，采用激光粒度儀測(cè)定其精確粒度分布，由圖4可得出粒徑區(qū)間在1～50μm的粉末，平均直徑D(50)約為25μm左右，由圖5可得出粒徑區(qū)間在50～150μm的粉末，平均直徑D(50)約為70μm左右，符合兩種方式激光增材制造要求。

(2)球形度及表面形貌

本實(shí)施例制備的激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末，不同放大倍數(shù)的微觀形貌見(jiàn)圖6，如圖可見(jiàn)，球形度好、粒度分布均勻、表面光潔高、附著衛(wèi)星顆粒少，球形粉末由細(xì)小的胞狀晶粒組成，球形表面有大量晶界。這是因?yàn)橛捎谠诮饘僖旱蜗侣溥^(guò)程中，被低溫高壓的氬氣沖擊，分散成大量的微小液滴快速凝固形成，液滴小比表面積大，液滴表面冷卻速度快，迅速達(dá)到24CrNiMoRe合金鋼合金凝固所需的過(guò)冷度，液滴表面優(yōu)先形成大量晶核，晶粒稍微長(zhǎng)大就相互接觸，形成細(xì)小均勻分布的晶粒。

(3)空心球率分析

本實(shí)施例制備的用于激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末的金相圖片見(jiàn)圖7，如圖可見(jiàn)，空心球率低于2％，空心球主要以閉合的形式存在，也有少量破裂的球體。在高速氬氣沖擊下，有些大顆粒的液滴被沖擊破碎過(guò)程中，有極小部分氣體被束縛在液滴內(nèi)部，形成空心粉末。當(dāng)霧化噴嘴氣壓較大時(shí)，存在部分較大液滴凝固后，在飛行過(guò)程中與其他顆粒撞擊破裂，撞擊面會(huì)破碎成粒徑更小的粉末，撞擊后剩下非撞擊面部分形成破碎球體。

(4)化學(xué)成分及物相分析：

采用X射線熒光光譜儀定量分析了本實(shí)施例制備的24CrNiMo合金鋼粉末，成分按質(zhì)量百分比為：C：0.23％，Cr：1.15％，Ni：1.05％，Mo：0.35％，Mn：1.10％，Si：0.40％，Y：1.5％，余量為Fe；

對(duì)本實(shí)施例制備的激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末進(jìn)行X射線衍射，所得X射線衍射圖如圖3所示。從圖3可以看出，運(yùn)用本實(shí)施例的激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末物相為馬氏體基體上分布碳化物。24CrNiMoRe合金鋼在感應(yīng)熔煉快速霧化凝固過(guò)程中，首先鋼錠在坩堝中被感應(yīng)線圈加熱，合金鋼中的珠光體相快速熔融為成分均勻的液態(tài)，液柱通過(guò)導(dǎo)液管流出被低溫氬氣快速?zèng)_擊破碎并冷卻，形成馬氏體相。

(5)松裝密度與流動(dòng)性檢測(cè)

采用HYL～102型霍爾流速計(jì)，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1482～2010，使用孔徑為2.5mm的不銹鋼漏斗，對(duì)本實(shí)施例制備的激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末，測(cè)量5次結(jié)果如表1所示，粉末松裝密度所得5次平均值為4.97g/cm³，標(biāo)準(zhǔn)24CrNiMoRe合金鋼棒材密度為7.9g/cm³，即松裝密度比為63％，符合激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末松裝密度比要求。

表1 24CrNiMoRe粉末松裝密度測(cè)量結(jié)果

采用HYL～102型霍爾流速計(jì)，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1482～2010，使用孔徑為2.5mm的不銹鋼漏斗，對(duì)本實(shí)施例制備的粒度為1-50μm和50～180μm用于激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末測(cè)量流動(dòng)性，測(cè)量5次結(jié)果如表2所示，粒徑1～50μm的24CrNiMoRe合金鋼粉末流動(dòng)性為15.6s/50g，粒徑50～180μm的24CrNiMoRe合金鋼粉末的流動(dòng)性為14.3s/50g。

表2 24CrNiMoRe粉末流動(dòng)性測(cè)量結(jié)果

實(shí)施例3

激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末的制備方法，具體包括以下步驟：

步驟1，預(yù)處理：

(1)將原料24CrNiMoRe合金鋼制成圓臺(tái)形鋼錠，圓臺(tái)形鋼錠上表面直徑D₁為Φ105mm，下表面直徑D₂為Φ90mm，高度H₁為200mm；將鋼錠中心加工出通孔，通孔直徑D₃為Φ30mm；再將鋼錠的下表面加工出高度H₂為28mm，倒角θ為45°坡度從而和坩堝底部裝配緊密，鋼錠內(nèi)外表面粗糙度為Ra15.0；

(2)將加工完成的24CrNiMoRe合金鋼錠清洗干凈并安放到坩堝感應(yīng)熔煉霧化裝置中，具體操作是：

用1000～2000號(hào)金相砂紙將24CrNiMoRe合金鋼電極鈦棒表面氧化物和雜質(zhì)去除，分別用石油醚和酒精清洗24CrNiMoRe合金鋼電極鈦棒表面，去除24CrNiMoRe合金鋼電極鈦棒表面油污；

將清洗完成的鋼錠置于氧化鎂陶瓷坩堝中并將陶瓷坩堝放置在感應(yīng)線圈內(nèi)，將頂部為圓形的中空氧化鋁陶瓷桿和連續(xù)送料進(jìn)給系統(tǒng)的的機(jī)械臂剛性連接后放置在鋼錠中心通孔中并作為坩堝底部導(dǎo)液管的堵口器，導(dǎo)液管直徑D₄為Φ4mm。最后將熱電偶封裝在陶瓷桿內(nèi)實(shí)時(shí)測(cè)量坩堝中鋼錠的溫度。氧化鋁陶瓷桿、合金鋼錠中心通孔與坩堝底部導(dǎo)液管三者同軸，關(guān)閉熔煉室爐門(mén)，并檢查尾排閥是否關(guān)閉；

步驟2，抽取真空后充入保護(hù)氣：

開(kāi)啟控制電源，分別開(kāi)啟雙葉旋片式真空泵、羅茨泵、擴(kuò)散泵與爐體的水冷循環(huán)，并檢查各水循環(huán)出口是否正常排水；依次打開(kāi)預(yù)抽閥和雙葉旋片式真空泵，當(dāng)爐體室內(nèi)真空度為負(fù)壓時(shí)，打開(kāi)真空度計(jì)，打開(kāi)氣閥管道，直至真空度為1.0×10³Pa以下時(shí)，開(kāi)啟羅茨泵直至爐體真空度為5.0×10^-1Pa時(shí)，關(guān)閉氣閥管道，打開(kāi)前級(jí)閥和擴(kuò)散泵對(duì)擴(kuò)散泵油預(yù)熱直至油溫達(dá)到230℃以上時(shí)，關(guān)閉預(yù)抽閥開(kāi)啟主抽閥抽取高真空，使真空度到達(dá)預(yù)定實(shí)驗(yàn)真空度3.5×10^～2Pa時(shí)，關(guān)閉真空度計(jì)；然后給感應(yīng)熔煉室、霧化室、粉末收集裝置充入高純氬氣，保持氣壓精確在0.01MPa；

步驟3，電極感應(yīng)熔煉：

打開(kāi)低頻感應(yīng)電源，接通線圈水冷循環(huán)系統(tǒng)，對(duì)電源系統(tǒng)進(jìn)行冷卻；關(guān)閉噴氣嘴氣閥門(mén)，然后打開(kāi)8瓶高純氬氣閥門(mén)；打開(kāi)電源加熱開(kāi)關(guān)對(duì)坩堝內(nèi)鋼錠進(jìn)行感應(yīng)熔化，對(duì)低頻坩堝感應(yīng)熔煉功率采用分段式升高的方法進(jìn)行，先使用15KW功率對(duì)鋼錠進(jìn)行預(yù)熱，待鋼錠溫度升高到800℃后，增加功率至35KW，使坩堝內(nèi)鋼錠完全熔化并保持過(guò)熱度在150℃；

步驟4，惰性氣體霧化：

當(dāng)坩堝內(nèi)熔融的24CrNiMoRe合金鋼液過(guò)熱度達(dá)到100℃并保溫3min后，同時(shí)進(jìn)行(1)和(2)：

(1)保持給定熔煉功率35KW不變，通過(guò)連續(xù)送料進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械臂快速提升氧化鋁陶瓷桿，使坩堝底部的導(dǎo)液管開(kāi)口打開(kāi)，然后坩堝內(nèi)熔融的金屬液通過(guò)導(dǎo)液管流入霧化室；

(2)開(kāi)啟8瓶高純氬氣瓶的噴氣嘴閥門(mén)，調(diào)整噴氣嘴霧化氣壓為10.0MPa，噴出的高速-18℃氬氣匯集到導(dǎo)液管尖端并沖擊流出的熔融24CrNiMoRe合金鋼液柱，在霧化室內(nèi)形成24CrNiMoRe合金鋼粉末；

其中：噴出的高純氬氣經(jīng)環(huán)孔形霧化噴嘴變?yōu)榈怪脠A錐形；

步驟5，合金粉末收集與篩分：

(1)24CrNiMoRe合金鋼粉末沿霧化室管道進(jìn)入二級(jí)粉末收集裝置，24CrNiMoRe合金鋼粉末與氬氣分離；

(2)采用振動(dòng)篩機(jī)為VBP～200型拍擊式標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)篩機(jī)，對(duì)24CrNiMo合金鋼粉末分級(jí)篩分，將粉末篩分為0～20μm、20～30μm、30～40μm、40～50μm、50～70μm、70～100μm、100～150μm和150～180μm七個(gè)級(jí)別，分別裝入真空袋，放置入真空手套箱保存，每次開(kāi)箱使用前，充入氬氣至0.01～0.05MPa，封裝真空袋后取出。

對(duì)本實(shí)施例制備的激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末，進(jìn)行如下測(cè)試：

(1)粉末粒徑分析

分別測(cè)量本實(shí)施例制得的各級(jí)粉末質(zhì)量，以每級(jí)粉末質(zhì)量占粉末總質(zhì)量百分比，做粉末粒徑區(qū)間的質(zhì)量粒徑分布圖如圖3所示，包括質(zhì)量分布圖與累積質(zhì)量分布圖。由圖3可以看出本實(shí)施例制得24CrNiMoRe合金鋼粉末，粒徑在1～50μm約占總體粉末的20.31％，大部分粉末粒徑集中分布在50～180μm，其中粒徑在50～180μm可用于送粉法激光直接沉積技術(shù)的粉末約占總體67.52％。

激光增材制造用粉體：制備的粒徑為1～50μm的用于鋪粉的激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末的粒徑分布圖如圖4所示；制備的粒徑為50～180μm的用于送粉的激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末的粒徑分布圖如圖5所示。分別選取這兩種粒徑區(qū)間24CrNiMoRe合金鋼合金粉末，采用激光粒度儀測(cè)定其精確粒度分布，由圖4可得出粒徑區(qū)間在1～50μm的粉末，平均直徑D(50)約為27μm左右，由圖5可得出粒徑區(qū)間在50～150μm的粉末，平均直徑D(50)約為70μm左右，符合兩種方式激光增材制造要求。

(2)球形度及表面形貌

本實(shí)施例制備的激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末，不同放大倍數(shù)的微觀形貌見(jiàn)圖6，如圖可見(jiàn)，球形度好、粒度分布均勻、表面光潔高、附著衛(wèi)星顆粒少，球形粉末由細(xì)小的胞狀晶粒組成，球形表面有大量晶界。這是因?yàn)橛捎谠诮饘僖旱蜗侣溥^(guò)程中，被低溫高壓的氬氣沖擊，分散成大量的微小液滴快速凝固形成，液滴小比表面積大，液滴表面冷卻速度快，迅速達(dá)到24CrNiMoRe合金鋼合金凝固所需的過(guò)冷度，液滴表面優(yōu)先形成大量晶核，晶粒稍微長(zhǎng)大就相互接觸，形成細(xì)小均勻分布的晶粒。

(3)空心球率分析

本實(shí)施例制備的用于激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末的金相圖片見(jiàn)圖7，如圖可見(jiàn)，空心球率低于2％，空心球主要以閉合的形式存在，也有少量破裂的球體。在高速氬氣沖擊下，有些大顆粒的液滴被沖擊破碎過(guò)程中，有極小部分氣體被束縛在液滴內(nèi)部，形成空心粉末?？招姆勰┰诩す庠霾闹圃爝^(guò)程中會(huì)形成缺陷，影響粉末的強(qiáng)韌性。當(dāng)霧化噴嘴氣壓較大時(shí)，存在部分較大液滴凝固后，在飛行過(guò)程中與其他顆粒撞擊破裂，撞擊面會(huì)破碎成粒徑更小的粉末，撞擊后剩下非撞擊面部分形成破碎球體。

(4)化學(xué)成分及物相分析：

采用X射線熒光光譜儀定量分析了本實(shí)施例制備的24CrNiMo合金鋼粉末，成分按質(zhì)量百分比為：C：0.25％，Cr：1.05％，Ni：0.90％，Mo：0.45％，Mn：1.05％，Si：0.35％，Y：2％，余量為Fe；

對(duì)本實(shí)施例制備的激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末進(jìn)行X射線衍射，所得X射線衍射圖如圖3所示。從圖3可以看出，運(yùn)用本實(shí)施例的激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末物相為馬氏體基體上分布碳化物。24CrNiMoRe合金鋼在感應(yīng)熔煉快速霧化凝固過(guò)程中，首先鋼錠在坩堝中被感應(yīng)線圈加熱，合金鋼中的珠光體相快速熔融為成分均勻的液態(tài)，液柱通過(guò)導(dǎo)液管流出被低溫氬氣快速?zèng)_擊破碎并冷卻，形成馬氏體相。

(5)松裝密度與流動(dòng)性檢測(cè)

采用HYL～102型霍爾流速計(jì)，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1482～2010，使用孔徑為2.5mm的不銹鋼漏斗，對(duì)本實(shí)施例制備的激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末，測(cè)量5次結(jié)果如表1所示，粉末松裝密度所得5次平均值為4.82g/cm³，標(biāo)準(zhǔn)24CrNiMoRe合金鋼棒材密度為7.9g/cm³，即松裝密度比為61％，符合激光增材制造用24CrNiMoRe合金鋼粉末松裝密度比要求。

表1 24CrNiMoRe粉末松裝密度測(cè)量結(jié)果

采用HYL～102型霍爾流速計(jì)，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1482～2010，使用孔徑為2.5mm的不銹鋼漏斗，對(duì)本實(shí)施例制備的粒度為1-50μm和50～180μm用于激光增材制造24CrNiMoRe合金鋼粉末測(cè)量流動(dòng)性，測(cè)量5次結(jié)果如表2所示，粒徑1～50μm的24CrNiMoRe合金鋼粉末流動(dòng)性為16.8s/50g，粒徑50～180μm的24CrNiMoRe合金鋼粉末的流動(dòng)性為14.7s/50g。

表2 24CrNiMoRe粉末流動(dòng)性測(cè)量結(jié)果