郭快快， 陈 进， 刘常升， 陈岁元

(东北大学 材料科学与工程学院， 辽宁 沈阳 110819)

激光3D打印技术(增材制造)是从20世纪80年代初期逐渐发展起来的一项先进技术.激光3D打印技术中，高质量低成本的3D打印用金属粉末是实现快速成形零件的物质基础和关键要素之一[1-2].真空感应熔炼气雾化(vacuum induction melting gas atomization，VIGA)制粉技术，综合了高真空、高温熔炼、气体的高压和高速技术，其雾化过程通过感应线圈加热坩埚内金属棒材，液流经导液管进入雾化室，被高速高压气体雾化成粉末[3-4].真空熔炼技术可以有效防止合金元素的氧化烧损，同时减少成分偏析，细化晶粒，改善第二相的形状、尺寸及分布；而惰性气雾化技术可以起到细化合金组织、改善合金性能的效果[5].VIGA雾化技术适用于微细不锈钢、铁合金、镍合金、钛合金、铜合金、磁性材料等粉末生产，已经成为制备3D打印用高性能金属粉末的主流方法[6].

气雾化制粉过程是一种瞬态变化复杂的物理多相耦合过程，主要由一次雾化和二次雾化组成，常规的实验手段难以表征，而计算流体力学(computational fluid dynamics，CFD)可以模拟实现对气体轨迹、金属熔体的破碎等过程的可视化重现，是一种方便有效的方法[7].Thompson等[8]采用DPM离散相模型研究了相关工艺参数(导液管伸出长度、气压、质量流率、表面张力)对二次破碎粉末粒径的影响，发现粉末粒径随着气体压力和导液管伸出长度的增加而减小.Zhao等[9]比较了两种湍流模型下喷射夹角对流场以及一次破碎的影响，注意到……