钛是高端装备、汽车等应用的高端材料，高成本限制应用，以3D打印、MIM为主的近净成形技术有效降成本，成为发展方向。高品质钛粉是该技术必要的原材料，目前依赖进口。

钛粉采用雾化方法制备，解决性能稳定性、降低成本是方向。 3D打印等高附加值材料成型技术是将每一个粉末颗粒结合成部件，涉及的每一颗粉末质量存在问题，都可能导致报废，粉末性能稳定性至关重要。稳定性通过装备与工艺的结合，提高雾化过程稳定性，降成本是降低雾化单位重量金属成本的同时，提高粉末粒度精细化控制技术，如雾化后粒度适合3D打印的粉末占比（以下简称收率）国外达到35%-45%，国内仅占20%-30%，降低单位重量金属雾化成本通过提高产率、降低雾化氩气消耗来实现，目前国外单位雾化成本小于500元/kg，国内800元/kg。

本项目以近净成形用钛粉需求为背景，开展钛粉雾化系统、雾化技术开发，突破粉末质量稳定性控制、粉体粒度分布控制关键技术，摸清熔体形成和行为规律、高压气体与金属熔体能量耦合机制两个科学问题，在满足材料基本性能的同时，提高产品稳定性，降低产品成本。以牌号为TC4钛合金为例，以3D打印铺粉工艺为验证背景，以一吨批量作为样品数量，性能达到：Hall流动性测试小于28s/50g，氧含量小于1000ppm，氮含量小于200ppm，粉末松装密度大于2.5g/cm3,粉末振实密度大于2.8g/cm3,单位金属雾化成本控制350元/kg-380元/kg，收率大于40%。

技术方案：（1）通过雾化粉末制备系统与粉末雾化工艺的综合优化，结合高压气体与金属熔体能量耦合规律、金属熔体形成规律的研究，提高雾化工艺稳定性（2）在不影响粉末品质的前提下，提高雾化工艺稳定性降低雾化气体消耗，降低产品生产成本；（2）结合雾化流量场的数值仿真技术、雾化机理的研究和雾化喷嘴的综合优化设计及其雾化参数的控制，实现粒度分布的综合精确控制；（3）通过激光3D打印工艺技术的验证，确保制备的雾化金属粉末的工艺适应性。

具体内容包括：

1、气体雾化粉体制备系统的设计开发与制造：

2、高纯氩气在线回收系统的设计与制造

3、雾化与回收系统连接匹配控制：

4、金属熔体形成控制技术研究

5、粉体粒度控制技术研究；

6、雾化粉末激光3D制造工艺试验验证

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雾化作为工业技术涉及湍流、热和物质的传导、多相流等多级非线性问题，自19世纪，一直是热门的研究方向，同时也涉及能源、化工、新材料等多个工业领域，如果再加上金属熔体行为的控制，产品技术更加复杂。而美国、德国、法国为首的西方国家已经开展了接近150年的基础研究工作，具体针对雾化装备的设计制造也已经开展了50年以上，我国在该技术方面的起步晚，尤其大规模的雾化装备的研制工作也是近20年才开始进行的。

我国是钛材生产大国，因此高品质钛粉制备的原料我国市场占有率超过50%以上，相信随着雾化工艺装备的进步，我国在领域的市场占有率也会大幅度增加，达到50%以上。

通过本项目研发，产品技术达到国际先进水平，全球市场占有率大于10%，每年形成300吨以上高品质钛粉生产规模，产值超过2.5亿，利税超过2000万元。