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摘要

 

金屬粉末作為增材制造的關(guān)鍵原材料，其品質(zhì)很大程度上決定了產(chǎn)品最終質(zhì)量。氣霧化制粉技術(shù)所制備的粉末具有粒度細(xì)小、球形度高、氧含量低等優(yōu)點(diǎn)，已成為增材制造高性能金屬構(gòu)件的主要原材料。本文綜述了氣霧化制粉技術(shù)的基本原理與特點(diǎn)，總結(jié)了近年來氣霧化制粉用噴嘴結(jié)構(gòu)類型、氣體流場結(jié)構(gòu)與仿真模擬、粉末質(zhì)量調(diào)控及工藝參數(shù)控制等方面的研究進(jìn)展，并對氣霧化制粉技術(shù)的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

 

金屬粉末作為增材制造的關(guān)鍵原材料，其品質(zhì)很大程度上決定了產(chǎn)品最終質(zhì)量。隨著增材制造技術(shù)的快速發(fā)展及其工藝特殊性，對金屬粉末的質(zhì)量要求越來越高，如球形度高、流動(dòng)性好、氣體及雜質(zhì)含量低等要求。同時(shí)隨著增材制造應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，需要的金屬粉末種類也越來越多。目前，制備金屬粉末的方法主要包括霧化法、機(jī)械粉碎法、旋轉(zhuǎn)電極法、電化腐蝕法、還原法等。其中，只有氣霧化法（GA）和等離子旋轉(zhuǎn)電極法（PREP）可以直接制得球形粉末，而其他方法需要額外的處理才能獲得近球形粉末。PREP制備的粉末球形度較高，但是受工藝原理的限制，細(xì)粉收得率較低，主要用于制備送粉增材制造用粉體。氣霧化制粉技術(shù)所制備的粉末具有球形度高，流動(dòng)性好，O、N、H含量低等優(yōu)勢，粉末粒度分布可調(diào)控范圍大等優(yōu)點(diǎn)，已成為生產(chǎn)高性能球形金屬粉末的主要方法。 

本文綜述了氣霧化制粉技術(shù)的基本原理與特點(diǎn)，總結(jié)了近年來氣霧化制粉用噴嘴結(jié)構(gòu)類型、氣體流場結(jié)構(gòu)與仿真模擬、粉末質(zhì)量調(diào)控及工藝參數(shù)控制等方面的研究進(jìn)展，并對氣霧化制粉技術(shù)的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

 

1　氣霧化制粉的研究現(xiàn)狀

 

1.1　氣霧化制粉的原理

氣霧化的基本原理是用高速氣流沖擊金屬熔體，通過碰撞將氣體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為金屬熔體的表面能，使熔融金屬流被擊碎成細(xì)小液滴，然后在氣流氛圍中快速冷卻凝固形成粉末。

母合金原料在氣霧化制粉過程中經(jīng)歷三個(gè)主要過程：熔化、霧化和凝固。目前，主流的霧化過程都是在真空或惰性氣體環(huán)境下進(jìn)行的，以此降低粉末中的氧含量及雜質(zhì)含量，提高粉末的純度。有研究表明，粉末中的氧基本上是熔煉過程中帶入的。所以，不管是在母合金制備還是霧化過程中都要保持真空或惰性氣體環(huán)境。母合金熔化后被高壓高速氣流（惰性氣體）擊碎分散成小液滴，小液滴在下落過程中熱量迅速散失，在表面張力的作用下快速凝固為球形粉末。

 霧化設(shè)備、霧化氣體和金屬液流的參數(shù)決定了氣霧化過程的最終效果，如圖1所示。霧化設(shè)備參數(shù)主要指噴嘴結(jié)構(gòu)、導(dǎo)流管結(jié)構(gòu)及其位置，但是否使用導(dǎo)流管根據(jù)設(shè)備及工況決定；霧化氣體可調(diào)參數(shù)有氣體性質(zhì)、進(jìn)氣壓力、氣流速度等，其中，氣流速度通常由其他參數(shù)所決定；金屬液流的性質(zhì)（表面張力、粘度等）由合金熔液的成分和過熱度等因素決定，液流直徑由導(dǎo)流管的內(nèi)徑所決定。氣霧化法制粉過程中，通過調(diào)節(jié)優(yōu)化各參數(shù)及匹配來調(diào)整粉末粒徑、粒徑分布及微觀組織結(jié)構(gòu)。

 

圖1　氣霧化制粉影響因素

 

1.2　霧化流場的數(shù)值模擬與研究

氣霧化制粉是一個(gè)多相流耦合的復(fù)雜物理過程，氣體流場結(jié)構(gòu)影響著氣霧化過程的穩(wěn)定性以及粉末粒徑大小和粒度分布。Anderson等采用數(shù)值模擬和試驗(yàn)的方法，研究了不同霧化壓力下氣體流場的變化，模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)，常規(guī)霧化壓力下流場特征包括強(qiáng)烈環(huán)流區(qū)和混合剪切層，高壓氣霧化時(shí)會(huì)出現(xiàn)沖擊波區(qū)。當(dāng)壓力更高時(shí)，在流場的中軸上形成了一個(gè)馬赫盤，將流場區(qū)域封閉，與試驗(yàn)結(jié)果具有高度一致性。 

Ting等模擬了緊耦合氣霧化噴嘴在純氣流條件下的流場特性，發(fā)現(xiàn)流場為倒錐體結(jié)構(gòu)，錐體頂部氣體壓力最高，速度趨近于零，稱為氣體滯后點(diǎn)。從噴管出來后，超音速氣流在滯后點(diǎn)下降到亞音速，并自下而上進(jìn)入倒錐型流場。遇到障礙物后，它沿著導(dǎo)流管徑向流動(dòng)，然后在流場邊緣湍流邊界層的壓力下向下流動(dòng)，與超音速流分離，如圖2所示。 

 

圖2　緊耦合噴嘴回流區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖

 

Ting和Mates等發(fā)現(xiàn)，在不同的進(jìn)氣壓力下，霧化噴嘴下部存在兩種流型。在高壓條件下，超音速氣流在滯后點(diǎn)后膨脹形成馬赫盤，形成流場的閉合區(qū)，稱為閉渦；在低壓條件下，馬赫盤不能形成，處于開渦狀態(tài)。從開渦到閉渦轉(zhuǎn)變的臨界壓力稱為尾跡閉合壓力，如圖3所示。 

 

圖3　緊耦合噴嘴開渦、閉渦示意圖

 

Tong等使用收縮-擴(kuò)張式環(huán)縫噴嘴，采用數(shù)值模擬和試驗(yàn)的方法，發(fā)現(xiàn)模擬的流場圖像與試驗(yàn)觀測的流場特征較為相似，但試驗(yàn)得到的尾跡閉合壓力略高于數(shù)值模擬的壓力。

1.3　氣霧化制粉的機(jī)理與工藝研究

Lubanska通過研究氣霧化制備鐵粉技術(shù)，提出了至今仍被廣泛使用的Lubanska粉末粒度方程，揭示了質(zhì)量中值粒徑（d50）與氣霧化工藝參數(shù)的關(guān)系，如下式所示： 

 

 

 

 

式中：D為導(dǎo)流管內(nèi)徑（液流直徑）；K為取決于霧化條件的恒定常數(shù)，取值為40～50；vL、vg分別為熔融液體、霧化氣體的運(yùn)動(dòng)粘度，m2/s；We為韋伯?dāng)?shù)；M、A分別為熔體、氣體的質(zhì)量流率，kg/s；ρL、γ分別為金屬液的密度、表面張力；V為氣體沖擊熔體時(shí)的速度，m/s。

Dombrowski等進(jìn)行了試驗(yàn)和數(shù)值分析，發(fā)現(xiàn)金屬熔體首先從液柱斷裂為液膜，但熔體的液膜不能長時(shí)間穩(wěn)定，之后延伸成波浪形，再在波浪邊緣撕裂成帶狀，然后進(jìn)一步斷裂，如圖4所示。帶狀熔體的直徑與液態(tài)金屬膜的厚度和波長有關(guān)，具體如下式所示，式中λ為波浪波長，S為金屬液膜的厚度： 

 

圖4　Dombrowski波動(dòng)破碎模型

 

Mansour等研究了霧化機(jī)理，指出金屬熔體在霧化過程中存在三種斷裂模式：邊緣斷裂、波浪斷裂和孔狀斷裂，如圖5所示。

 

圖5　金屬液膜斷裂示意圖

 

金屬熔體性質(zhì)和霧化壓力影響粉末的粗細(xì)和粒度分布，具有低粘度、低表面張力、高密度的金屬熔體可以生產(chǎn)更細(xì)的粉末。當(dāng)金屬熔體的流速增加時(shí)，粉末的粒度也隨之增加，當(dāng)氣體流量與熔體流量的比例不變時(shí)，繼續(xù)增加霧化壓力幾乎不會(huì)影響粒度分布。霧化介質(zhì)壓力增大會(huì)導(dǎo)致粒度變小，導(dǎo)流管末端的負(fù)壓大小與霧化壓力有關(guān)，負(fù)壓越低，粉末的粒度就越小，氣體和熔體之間的能量交換程度就越大。 

金屬熔體必須具備一定的過熱度后才能穩(wěn)定地霧化，金屬熔體的溫度越高，粘度就越低，所以提高熔體的過熱度可以制備更細(xì)的金屬粉末，但過熱度增大到一定程度后，會(huì)對粉末性能造成影響，因?yàn)槿垡簻囟冗^高會(huì)導(dǎo)致凝固時(shí)間增加，液滴在飛行過程中容易互相粘連融合，也會(huì)增加衛(wèi)星粉出現(xiàn)的概率，不利于粉末成形。

不同的霧化氣體也會(huì)影響粉末的粗細(xì)和粒度分布。有學(xué)者研究了不同的霧化介質(zhì)對鋁粉粒度大小的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，氦氣霧化得到的粉末最細(xì)，氮?dú)饩又校瑲鍤忪F化的粉末粒度最大。這是因?yàn)楹獾谋砻鎿Q熱系數(shù)最高，與金屬液流之間的能量交換程度最大。 

傳統(tǒng)的真空感應(yīng)熔煉—氣體霧化系統(tǒng)（VIGA）由于使用坩堝和導(dǎo)流管等材料，極易污染母合金，通常采用高熱穩(wěn)定導(dǎo)流管或內(nèi)壁涂覆涂層工藝減輕污染。趙少陽等在石墨導(dǎo)流管內(nèi)壁涂覆Y2O3涂層，實(shí)驗(yàn)證明了在高溫條件下能有效阻止鈦合金熔液與石墨導(dǎo)流管的碳化反應(yīng)，從而控制霧化粉末碳含量。 

氣霧化制備的金屬粉末粒度呈對數(shù)正態(tài)分布，通過減小粉末粒度分布寬度可以增加粉末收得率，粉末收得率的提高可以有效降低粉末的制備成本。降低金屬粉末制備成本的另一種方法是使用霧化氣體循環(huán)系統(tǒng)，劉學(xué)暉等采用無坩鍋感應(yīng)加熱Ar氣霧化制取鈦與鈦合金粉末，并使用了Ar氣凈化回收系統(tǒng)以降低成本。研究發(fā)現(xiàn)：隨著Ar氣循環(huán)使用時(shí)間的增加，Ar氣中的N、O含量基本無變化；而由于Ti和Ti合金在高溫熔化噴霧時(shí)是一個(gè)脫氫過程，脫出的H進(jìn)入Ar氣中，使其中的H含量線性升高，進(jìn)而導(dǎo)致粉末中的H含量升高，所以在循環(huán)系統(tǒng)中加入吸氫裝置可以增加Ar氣的循環(huán)使用次數(shù)。

制粉過程中一旦使用不同成分的原材料或噴嘴結(jié)構(gòu)，就要對霧化參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；制取不同粒度的粉末也要重新設(shè)計(jì)工藝參數(shù)。氣霧化制粉是一個(gè)復(fù)雜的多相流耦合過程，迄今為止尚無完整理論解釋整個(gè)氣霧化制粉過程，也無法形成統(tǒng)一的霧化參數(shù)設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，這也是未來研究的重點(diǎn)方向。

1.4　粉末的快速凝固組織

在氣霧化過程中，高速惰性氣體沖擊熔體，金屬液流被破碎成細(xì)小液滴。主要通過對流與傳導(dǎo)方式傳熱，熔液的熱能迅速散失，金屬熔體冷卻速率可達(dá)104～105 ℃/s，細(xì)小液滴快速凝固形成粉末。

 氣霧化金屬粉末內(nèi)部的快凝組織不僅反映了金屬粉末的最終凝固狀態(tài)，也反映了金屬粉末在其凝固過程中的形核和長大狀況。氣霧化制得的粉末表面組織主要是樹枝晶和胞狀晶。而且隨著粒徑的減小，樹枝晶數(shù)量減少，胞狀晶數(shù)量增加。液滴冷卻過程中，大顆粒冷卻速度慢，有利于枝晶的充分長大，而小顆粒冷卻速度較快，晶粒來不及長大成枝晶便冷卻凝固，形成胞狀晶。粉末顆粒內(nèi)部顯微組織呈現(xiàn)出與表面組織相同的規(guī)律，如圖6所示。 

 

圖6　粉末表面和內(nèi)部組織形貌

 

氣霧化制粉過程中金屬液流快速凝固成粉末，對于增材制造來說，原料粉末在熱源輸入下快速熔化并凝固，也屬于快速凝固過程。在此過程中，原料粉末的微觀組織結(jié)構(gòu)會(huì)“遺傳”到打印件中，所以3D打印件的質(zhì)量受粉末質(zhì)量的影響。由于常規(guī)合金的成分都是針對常規(guī)鑄造或鍛造工藝的特點(diǎn)，結(jié)合對合金性能的要求經(jīng)過長期研究而確定的，所以它們不一定完全適合快速凝固技術(shù)的特點(diǎn)。同時(shí)，快速凝固合金微觀組織結(jié)構(gòu)的改善也為突破原有合金的成分限制、研制新型合金提供了可能性。在原有合金成分的基礎(chǔ)上做一些適當(dāng)改進(jìn)是比較簡單也比較可靠的方法，并且可以為研制具有全新成分的新型合金提供依據(jù)。

 

2　霧化噴嘴的分類

 

噴嘴的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，直接影響成品粉末的形貌、粒度、純凈度及生產(chǎn)的穩(wěn)定性等。在19世紀(jì)30年代，形成了以自由落體式噴嘴和限制式噴嘴為代表的霧化噴嘴，如圖7所示。 

 

圖7　氣霧化噴嘴

 

自由落體式噴嘴結(jié)構(gòu)簡單，金屬液流與霧化氣流之間的距離較遠(yuǎn)，噴嘴易于設(shè)計(jì)，霧化過程中的堵塞頻率較低，但該結(jié)構(gòu)的能量轉(zhuǎn)換效率低，氣體消耗大，霧化效率低。另一方面，限制型噴嘴的結(jié)構(gòu)緊湊，熔體與氣流的距離減小，霧化效率明顯提高，但這種噴嘴的結(jié)構(gòu)存在一些問題，如設(shè)計(jì)復(fù)雜，霧化過程不穩(wěn)定，加工困難等。 

Grant將Hartman振動(dòng)管和Laval噴嘴串聯(lián)，開發(fā)出超聲氣霧化制粉技術(shù)。Hartman振動(dòng)管中可以產(chǎn)生高頻率的超聲波，增加了霧化氣體的動(dòng)能，從而提高金屬熔液的冷卻速率。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)霧化氣體壓力在2～2.5 MPa、超聲波頻率為80～100 kHz時(shí)，此時(shí)金屬熔體冷卻速率可達(dá)104～105 ℃/s。當(dāng)霧化氣體壓力升高到8.3 MPa時(shí)，所制備金屬鋁粉平均粒徑22 μm，粉末球形度較高，表面光潔。 

霧化氣流和金屬液流的距離越近，氣流動(dòng)能轉(zhuǎn)化為液流表面能的效率越高，霧化效率也越高?；谶@一特點(diǎn)，Miller等設(shè)計(jì)出緊耦合霧化噴嘴，噴嘴的氣流出口到金屬液流的距離極短，如圖8所示。緊耦合霧化技術(shù)所制取的粉末具有粒度細(xì)小，粒度分布范圍窄，冷卻速度高等優(yōu)勢。目前，緊耦合霧化已經(jīng)成為增材制造用粉末的主流氣霧化制粉技術(shù)。 

 

 

圖8　緊耦合氣霧化噴嘴及裝置示意圖

 

Gerking發(fā)明了層流超聲霧化噴嘴，噴嘴結(jié)構(gòu)如圖9所示。在層流超聲霧化中，氣流與熔體之間的角度非常小，幾乎相互平行。在霧化過程中，熔體在剪切力和擠壓壓力的共同作用下發(fā)生破碎和變形，呈現(xiàn)出纖維狀分層的形狀。當(dāng)纖維狀分層的液流離開噴嘴時(shí)，氣流的內(nèi)外壓差會(huì)將液流破碎成液滴，金屬液滴凝固成粉末。與其他霧化工藝相比，層流霧化消耗的氣體較少，可以生產(chǎn)出粒徑分布窄、冷卻速度快的金屬粉末。 

 

圖9　層流超聲霧化噴嘴

 

根據(jù)氣體狀態(tài)方程：PV=nRT，在同等氣壓下，提高氣體溫度將使氣體體積膨脹，進(jìn)而提高氣體出口速度。Strauss基于緊耦合氣體霧化提出了熱氣霧化概念。研究表明，在相同的氣體壓力和氣體消耗量下，提高霧化介質(zhì)的溫度可以明顯增加氣體動(dòng)能，從而提高氣霧化效率，有效降低粉末平均粒徑。

 

3　粉末性能調(diào)控

 

3.1　空心粉形成機(jī)理及控制方法

空心粉是氣霧化粉末中常見的一類缺陷，孔洞在粉體中一般以兩種形式存在：一種是霧化氣體被包裹在粉體內(nèi)部形成的封閉孔隙，其尺寸一般為粉體的10%～90%，一般在較粗粒徑（＞70 μm）的粉體中最為常見；另一種是枝晶間凝固收縮形成的孔隙，其尺寸一般小于粉體尺寸的5%，在粉體內(nèi)部和表面均有分布。一般來說隨著粉末粒度的增加，粉末中的孔隙數(shù)量、大小、氣體含量都會(huì)相應(yīng)增加。 

空心粉的形成與霧化過程中液滴破碎機(jī)制有關(guān)。在氣霧化過程中，根據(jù)霧化氣體與熔融金屬相互作用的能量不同，有多種不同類型的液滴破碎機(jī)制同時(shí)發(fā)生。當(dāng)能量最大的機(jī)制之一袋式破碎發(fā)生時(shí)，大液滴會(huì)在氣流作用下形成袋狀薄片，沿垂直于氣體流動(dòng)的方向擴(kuò)散。當(dāng)液體粘度較小時(shí)，液膜外側(cè)破碎形成細(xì)小液滴；但在氣霧化過程中液滴冷卻速度非?？欤S著液滴溫度快速下降，粘度急劇升高。當(dāng)液滴粘度足夠高時(shí)，袋裝薄膜的破碎被抑制，液膜兩側(cè)的端口結(jié)合，形成一個(gè)包裹著霧化氣體的空心液滴，如圖10所示。因此，要想抑制空心粉的產(chǎn)生，必須降低破碎過程的能量，以避免袋式破碎的發(fā)生，但如果沒有對霧化過程的精確控制，就很難做到這一點(diǎn)。

 

圖10　袋式破碎機(jī)制及空心粉形成機(jī)理

 

3.2　衛(wèi)星粉形成機(jī)理及控制方法

衛(wèi)星粉指小尺寸粉末粘附在大尺寸粉末表面，形成衛(wèi)星狀的粉末結(jié)構(gòu)，如圖11所示。衛(wèi)星粉會(huì)降低粉末的球形度、流動(dòng)性和松裝密度等，是氣霧化制粉中常見的另一種缺陷。目前有兩種不同理論來解釋衛(wèi)星粉的出現(xiàn)。一種經(jīng)典的理論將衛(wèi)星粉的出現(xiàn)歸因于細(xì)粉和粗粉在霧化室向下飛行過程中的碰撞粘連。研究表明，在霧化過程中，細(xì)小液滴在較大液滴凝固之前

冷卻和凝固，在高速氣流中加速，最終撞擊并焊接到較大的熔滴上，從而形成衛(wèi)星粉。Ozbilen研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)霧化粉末粒度分布較寬，且大顆粒粉末表面粗糙時(shí)，出現(xiàn)衛(wèi)星粉的幾率變大。 

 

圖11　衛(wèi)星粉形貌特征

 

Anderson等在霧化實(shí)驗(yàn)中觀察到，沿著霧化室的壁面可以看到垂直向上的細(xì)粉流，氣流將這些細(xì)粉送入噴嘴下方的流場中，由此提出了另外一種理論：認(rèn)為已經(jīng)凝固的細(xì)小粉末被回旋氣流卷吸到噴嘴下方的噴射區(qū)內(nèi)，并與還未完全凝固的液滴發(fā)生碰撞，最終形成衛(wèi)星粉。由此開發(fā)出一種直徑30 cm的霧化室，并通過實(shí)驗(yàn)證明降低了衛(wèi)星粉出現(xiàn)的概率。但這種方

法會(huì)導(dǎo)致液滴過早地與霧化室內(nèi)壁碰撞，降低粉末收得率。

綜上，目前的研究主要通過兩種方法減少衛(wèi)星粉的出現(xiàn)。首先，通過控制霧化過程和熔體特性，減小霧化粉末的粒度分布寬度，即減小粉末的粒度差異，原則上可以減少粉體間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的差異，從而降低粉末和液滴之間的碰撞頻率；其次，通過向霧化室引入

輔助氣流或優(yōu)化霧化室的結(jié)構(gòu)，抑制霧化室內(nèi)的氣流回旋，從而降低粉末與液滴之間的碰撞幾率。

3.3　粉末粒度分布控制方法

氣霧化制備的金屬粉末粒度分布為對數(shù)正態(tài)分布，如圖12所示為粉末粒度分布示意圖，經(jīng)過預(yù)篩，剔除了較大粒徑的粉末。通過減小粉末粒度分布寬度可以增加粉末收得率，粉末收得率的提高可以有效降低制取粉末的成本。此外，粒度分布寬度的減小還可以抑制衛(wèi)星粉的形成，對于提高粉末的質(zhì)量和性能具有重要的意義。

 

圖12　粉末粒度分布示意圖

 

控制粉末粒度分布的研究主要從三個(gè)方面展開：優(yōu)化噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、調(diào)控霧化介質(zhì)和金屬熔體的性能。Schwenck等設(shè)計(jì)了一種喉口（最窄處）直徑為0.8 mm的收縮-擴(kuò)張型環(huán)縫噴嘴，與直徑為0.8 mm和0.4 mm的傳統(tǒng)收縮型環(huán)縫噴嘴進(jìn)行對比試驗(yàn)。結(jié)果表明，收縮-擴(kuò)張型環(huán)縫噴嘴比傳統(tǒng)噴嘴制備的粉末中值粒徑更小，粉末粒徑的幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差由2.14降低為1.87，表明粉末粒度分布收窄，粉末收得率提高。此外，他還研究了熱氣體霧化的影響，發(fā)現(xiàn)把氣體加熱到320 ℃時(shí)，粉末粒徑和粒度分布進(jìn)一步減小，可以有效提高粉末收得率。

 

4　展望

 

氣霧化制粉技術(shù)是生產(chǎn)高性能金屬及合金粉末的主要方法之一，但是人們對霧化機(jī)理的認(rèn)識尚且不足，對不同材料的工藝參數(shù)控制及配合也沒有形成一套完整的理論，制約了制粉技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。未來氣霧化制粉需要改善的關(guān)鍵技術(shù)包括：

（1）需要對氣霧化制粉技術(shù)進(jìn)行大量的霧化機(jī)理和基礎(chǔ)工藝研究，形成統(tǒng)一的霧化參數(shù)設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)；

（2）需進(jìn)一步優(yōu)化霧化噴嘴和霧化裝置的設(shè)計(jì)，以調(diào)控粉末粒度分布的寬度，提高粉末收得率和粉末質(zhì)量；

（3）為了有效降低金屬粉末的生產(chǎn)成本，需對粉末的回收再利用進(jìn)行深入研究，提高粉末利用率，并且需采取有效手段促進(jìn)技術(shù)向工業(yè)化生產(chǎn)的快速過渡；

（4）隨著增材制造技術(shù)不斷發(fā)展，需要進(jìn)一步研究原料粉末的微觀組織性能和對3D打印件質(zhì)量和性能的影響，并根據(jù)增材制造的技術(shù)特點(diǎn)開發(fā)一系列專用合金成分。

相信隨著基礎(chǔ)工藝和氣霧化制粉機(jī)理的深入研究，氣霧化制粉技術(shù)會(huì)不斷得到發(fā)展和完善。