增材制造用金屬粉末制備技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望

何 杰，馬士洲，張興高，蓋希強，陳厚和，張開創(chuàng)

(1.南京理工大學(xué)化工學(xué)院，南京 210094；2.軍事科學(xué)院防化研究院，北京 102205)

0 引 言

增材制造(又稱3D打印)技術(shù)是通過3D打印設(shè)備逐層堆積原材料來制造零件的成形技術(shù)[1-2]，被譽為“第三次工業(yè)革命”的核心，其中金屬零件成形在整個增材制造技術(shù)體系中是最為前沿和最具潛力的。金屬零件增材制造原材料通常為專門定制的，尺寸、形狀和形態(tài)都經(jīng)過精確優(yōu)化的金屬粉末。例如，在金屬零件的選擇激光熔化(SLM)增材制造[3-4]過程中，通常首選尺寸小于53 μm的球形金屬細粉，同時還應(yīng)避免空心顆粒和粉末團聚，以確保良好的加工性能和最終產(chǎn)品性能。

目前，國內(nèi)外增材制造技術(shù)產(chǎn)業(yè)正處于高速發(fā)展時期，在材料、工藝、裝備、應(yīng)用等方面，歐美的發(fā)展較國內(nèi)更為系統(tǒng)全面。我國金屬增材制造技術(shù)規(guī)模應(yīng)用的時間較短，相關(guān)研究主要集中于打印成形工藝等方面，而粉末材料、裝備配套等均未形成成熟的體系，其中以前者為甚。材料的研發(fā)投入較大、周期較長，需經(jīng)過理論積累、成分設(shè)計、材料試制、性能驗證以及應(yīng)用驗證等過程。高強度鋁合金粉末、特種銅合金和鈦鋁合金粉末、航空航天用耐高溫合金粉末等都有巨大的需求缺口。當前，國內(nèi)很多公司都加大了對高品質(zhì)粉體材料的研發(fā)投入，增材制造服務(wù)商和各級研究院也在整合資源，從應(yīng)用端上進行材料體系的研發(fā)，部分已經(jīng)通過試驗進入推廣階段，如長沙新材料研究院和蘇州三峰激光的高強鋁合金粉末以及威拉里新材料推出的高溫合金粉末等。歐美企業(yè)如SANDVIK、LPW、TLS、普萊克斯、Oerlikon、AP&C、泰科納等材料生產(chǎn)商也在不斷加強對高品質(zhì)金屬球形粉末尤其是微細(粒徑小于45 μm)粉末材料的研發(fā)力度。德國H.C.Starck、加拿大PyroGenesis亦在大力拓展增材制造金屬粉末業(yè)務(wù)。鑒于國內(nèi)外增材制造用金屬粉末的強勁需求和發(fā)展熱點，作者綜述了離心霧化法、二流霧化法和球化法等增材制造用球形金屬粉末常用制備技術(shù)的原理，介紹了其各自的優(yōu)缺點和發(fā)展現(xiàn)狀，并對國內(nèi)增材制造粉體制備技術(shù)的發(fā)展進行了展望。

1 傳統(tǒng)球形粉末制備方法

由于應(yīng)用及后續(xù)成形工藝要求不同，金屬粉末的傳統(tǒng)制備方法也各有差異，從制粉實質(zhì)來說主要包括機械法和物理化學(xué)法。圖1所示的制備方法中，有很多制得的粉末形貌并不佳。其中，離心霧化法、等離子霧化法(PA)和二流霧化法均可制備出球形或近球形的金屬粉末，是當前增材制造用金屬粉末的主要制備方法。

圖1 金屬粉末傳統(tǒng)制備方法歸納Fig.1 Summary of traditional preparation methods of metal powder

1.1 離心霧化法

離心霧化法包括旋轉(zhuǎn)圓盤霧化(CA)和旋轉(zhuǎn)電極霧化(PREP)。CA法制粉機理是將熔融金屬液流撞擊到高速旋轉(zhuǎn)的圓盤上，液流被圓盤擊碎，然后在離心力作用下霧化成液滴并沿圓盤邊緣甩出，緊接著與高速惰性氣流相遇而冷卻成球形粉末。試驗時采用氦氣作為霧化室的惰性氣體，以增加冷卻速率，減小設(shè)備霧化室尺寸。但由于氦氣使用成本過高，大規(guī)模生產(chǎn)時一般選擇氬氣，并適當增加霧化室尺寸。CA法在實施過程中容易出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)圓盤變形和坩堝漏嘴污染等問題，且其制備的粉末閉孔內(nèi)夾雜氣體較多，在生產(chǎn)鈦合金等活性粉末時該問題更加突出。因此，國內(nèi)鮮有企業(yè)使用該項技術(shù)。

PREP法是將母材合金制成電極棒后裝入傳動裝置中，使其在惰性保護氣氛下高速旋轉(zhuǎn)，同時由等離子體弧將其加熱熔化，形成的液膜受離心力作用分散飛離電極棒斷面，最終在表面張力作用下迅速凝固形成球形粉末的一種技術(shù)[5-6]。該方法通過改變電極棒直徑、轉(zhuǎn)速以及等離子體弧電流的大小來調(diào)控粉末粒徑，適用于航空航天零部件增材制造用鈦合金及高溫合金等粉末的制備，所得粉末球形度較好、粒度分布范圍較窄、表面干凈、夾雜少、無空心粉、流動性好，缺點則是粉末不易制取、材料利用率不高，且傳統(tǒng)的PREP法由于電極棒直徑小(≤50 mm)、轉(zhuǎn)速低(極限轉(zhuǎn)速為15 000 r·min-1)，制備的粉末較粗，不適用于SLM增材制造。提高電極棒直徑與極限轉(zhuǎn)速、攻克高速動密封技術(shù)是PREP法獲得較細粉末的技術(shù)關(guān)鍵[7-11]。

1.2 二流霧化法

二流霧化法主要通過霧化噴嘴產(chǎn)生高速、高壓的介質(zhì)流(常用的為水或者氣體)來粉碎熔融金屬液流，使其變成細小的液滴，并快速冷卻凝固成球形顆粒[12]，主要包括水霧化法和氣霧化法(GA)。

據(jù)不完全統(tǒng)計，當今世界采用GA法制取的增材制造用金屬粉末占總產(chǎn)量的50%～60%。經(jīng)過不斷的創(chuàng)新和完善，GA法已成為增材制造用高性能金屬粉末的主要生產(chǎn)方法之一。工業(yè)上使用最廣泛的兩種氣霧化系統(tǒng)為自由落體式和緊密耦合式，這兩種系統(tǒng)中，熔融金屬或合金液流均會被高壓冷氣體射流破碎成液滴，隨后在高速霧化氣流中經(jīng)受高速冷卻和深度過冷。在自由落體式結(jié)構(gòu)中，熔融金屬或合金液流在被霧化氣體撞擊之前會沿重力方向自由下落一定距離，產(chǎn)生的顆粒相對粗糙。在緊密耦合式結(jié)構(gòu)中，熔融金屬或合金液流從噴嘴中出來后就會立即被氣體射流擊中，生產(chǎn)的金屬粉末質(zhì)量中值直徑(MMD)在10～100 μm之間。GA法制備的粉末粒度往往分布范圍較寬并且需要消耗大量特定氣體；而粉末尺寸分布范圍較寬時，通常需要對較大或較小粒度的粉末進行分離，這會大幅降低生產(chǎn)效率。對于SLM用AlSi10Mg合金粉末(其鑄件廣泛應(yīng)用于航空、儀表及一般機械，如汽車發(fā)動機的缸蓋、進氣歧管、活塞、輪轂、轉(zhuǎn)向助力器殼體等)來說，在常規(guī)氣霧化工藝中，尺寸小于53 μm粉末的收得率僅為30%(體積分數(shù))左右。目前，GA法的研究重點是開發(fā)MMD小以及生產(chǎn)效率高的球形粉末制備工藝。提高霧化效率或細粉收得率主要有3種途徑：(1)優(yōu)化氣體噴嘴設(shè)計及氣體噴嘴與熔體噴嘴的布置；(2)提高霧化氣體性能；(3)控制熔體性能。當前大部分的研究工作集中在前兩個方面。

目前，氣體流體動力學(xué)的研究已取得重大進展，氣體噴嘴設(shè)計及其與熔體噴嘴之間的布置也取得巨大的進步。為降低所需供氣壓力，同時提高霧化效率和均勻性，氣流通道中具有收斂-發(fā)散(Convergent-Divergent，C-D)[13]或拉瓦爾(De Laval)噴嘴[14]外形的氣體噴嘴得到了廣泛研究?；诰o密耦合式結(jié)構(gòu)，ANDERSON等[13]開發(fā)了具有離散匯聚-發(fā)散射流的高壓氣體霧化(High Pressure Gas Atomization，HPGA)噴嘴；與直管射流噴嘴相比，該噴嘴展現(xiàn)出更高的霧化效率。并且其通過調(diào)節(jié)氣體噴嘴與熔體噴嘴之間的相對位置或匹配角度來消除或限制熔體尖端周圍的局部流動分離，從而避免因熔體潤濕(回彈)而導(dǎo)致的氣體噴嘴故障[15-16]。提升霧化介質(zhì)的壓力和溫度等特性，可以很好地提高霧化效率。STRAUSS[17]和HOPKINS[18]開發(fā)了熱氣霧化技術(shù)，由于氣體分子的運動速度與氣體絕對溫度的平方根成正比，因此增加霧化氣體溫度可以產(chǎn)生大量的動能，使熔體流變?yōu)楦毿〉撵F滴，從而提高霧化效率。

霧化效率還可通過增加霧化前的特定液體表面能來優(yōu)化[19]。在雙流體霧化中，金屬熔體碎裂需發(fā)生在霧化氣體和液體之間速度差最大的區(qū)域，因此必須將金屬熔化并輸送到該區(qū)域。這可以在預(yù)成膜的混合霧化器中實現(xiàn)，主要分為兩個步驟，即預(yù)成膜和氣體霧化[20]。在預(yù)成膜時，熔體產(chǎn)生較大的比表面積，以便通過氣體霧化產(chǎn)生有效的二次破碎。CZISCH等[21]基于單流體旋轉(zhuǎn)預(yù)成膜概念，開發(fā)了一種預(yù)成膜混合霧化器，進料首先由以一定模式運轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)圓盤展開成片狀，形成自由流動的液體膜，然后通過局部氣流輸送到最有效的霧化區(qū)，由外部混合氣體霧化器的高速氣體流進行霧化。MINAGAWA等[22]將氣體霧化與離心霧化有效結(jié)合，開發(fā)了一種用于粉末生產(chǎn)的混合霧化工藝：熔融噴霧從外部混合雙流體噴嘴噴出，撞擊到旋轉(zhuǎn)盤上產(chǎn)生一個受控膜；該膜充當離心霧化器用于產(chǎn)生具有窄粒徑分布的細液滴，以獲得細小金屬粉末。另一種預(yù)成膜混合霧化方法是以壓力旋流霧化為預(yù)成膜步驟，并與氣體霧化相結(jié)合的壓力旋流氣體霧化(Pressure Swirl Gas Atomization，PSGA)法[23]。在PSGA過程中，加壓熔體進入壓力旋流噴嘴，并在旋渦和離心力作用下以圓錐形空心薄膜的形式離開噴嘴出口，并在外部混合氣體噴嘴作用下破碎。PSGA霧化器特別是壓力旋流噴嘴設(shè)計精巧，已用于生產(chǎn)中值直徑小且粒度分布窄的低熔點金屬球形粉末[24-25]以及金屬基復(fù)合材料粉末[26]。除了PSGA技術(shù)外，還可以在按需滴落(Drop on Demand，DOD)過程中對熔體施加周期性的超壓進行加壓霧化[27-28]，從而周期性地將熔體推入熔體噴嘴，形成不連續(xù)的液滴鏈，隨后將其固化為粉末顆粒。

經(jīng)過不斷的研究發(fā)展，核心部件噴嘴的優(yōu)化設(shè)計使得氣霧化效率以及細粉收得率得到了很大的提升。但在氣霧化技術(shù)中，氣流在作用于液流前的飛行中不斷膨脹，且速度減小，導(dǎo)致霧化氣體能量損失較大，從而影響了霧化效率；金屬及合金液流靠氣流的沖擊和擾動破碎而后形成粉末，由于氣流擾動的不穩(wěn)定性，粉末的粒度分布較其他方法下的寬[29]。此外，粉末批次穩(wěn)定性差的問題也一直未得到解決，這一方面是由于增材制造技術(shù)發(fā)展迅速，材料的應(yīng)用走在標準建立之前，粉末、工藝和設(shè)備的技術(shù)指標、規(guī)范、標準尚未貫通；另一方面則是由于在制備過程中粉末分級比較困難。目前國內(nèi)外研究人員也一直關(guān)注著細粉分類設(shè)備的研發(fā)。

從20世紀80年代初開始，氣霧化制粉技術(shù)逐步在我國得到關(guān)注和應(yīng)用。中科院力學(xué)研究所、中南大學(xué)粉末冶金研究院和哈爾濱工業(yè)大學(xué)等單位進行了氣霧化制粉工藝和機理的研究并取得了顯著成果。但總體來看，氣霧化工藝應(yīng)用的研究居多，其機理的探討和分析則不夠深入，并且大部分高性能粉末和制粉設(shè)備仍需從國外進口。受技術(shù)所限，霧化法制備細粒徑粉末較為困難，所得粉末存在氧及其他雜質(zhì)含量較高、粒度分布不佳、球形度和成分均勻性差等問題，這在一定程度上限制了我國高端增材制造產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展。

1.3 等離子霧化法

PA法的霧化機理為通過專用送料機構(gòu)以一定速率送入金屬原料，在爐體頂部多個對稱安裝的等離子火炬產(chǎn)生的聚焦等離子射流作用下原料迅速分散成超細液滴或氣霧，并在沉積過程中與冷卻用的惰性氣體發(fā)生熱交換，凝固得到近球形粉體[12]。PA法制得的金屬粉末整體粒徑偏細。PA法在一定程度上也可歸入二流霧化法；但與二流霧化法相比，該方法沒有采用常用的水或者氣體介質(zhì)流粉碎液流，而是采用熱等離子體，這可以避免熔融液滴因快速冷卻而造成的球形度不高等問題。此外，PA法不需要使用傳統(tǒng)陶瓷坩堝，適合所有能熔化的金屬材料制粉，尤其是含鈦的對坩堝造成污染的高活性金屬材料。

2 球化法

球化法利用高能量密度熱源使不規(guī)則粉體迅速熔化或氣化，然后在極大的溫度梯度下迅速冷卻、固化、沉積得到球形粉末[30-31]。與上述傳統(tǒng)制備方法相比，球化法制備的粉體球形度相對較高，表面光滑，流動性好，純度高。經(jīng)過球化處理后，一些形貌、品質(zhì)不佳的粉末也能夠變成適合增材制造用的高品質(zhì)球形粉末，這提供了一種高品質(zhì)粉末制備的新思路，使得研究人員不必拘泥于傳統(tǒng)方法的一步到位，在初步制粉時可以選擇最為經(jīng)濟、方便、合適的方法，從而拓寬制粉路徑。目前，制備球形金屬粉末的球化法主要有等離子球化(PS)法、激光球化(LS)法和高溫火焰球化法。如果PA法取消霧化噴嘴，提高等離子炬功率至能夠直接氣化金屬或合金原料，則從某種意義上而言也可歸為球化法。

2.1 等離子球化法

感應(yīng)等離子體由于體積大、純度高以及放電過程中粒子停留時間長等特點，特別適合用于粉末球化。感應(yīng)等離子粉末球化過程主要包括機內(nèi)加熱、單個顆粒的熔化和熔融球形液滴在自由落體過程中的冷卻3部分。根據(jù)處理后粉末進料的粒度和表觀密度來控制熔融液滴下落時間，使其在到達主反應(yīng)器室底部之前有足夠的時間完全凝固。等離子體氣體中殘留的較細顆粒，則通過旋風(fēng)分離器和過濾器收集裝置在主反應(yīng)器室的下游進行回收。單個顆粒飛行中的加熱涉及到從等離子體到顆粒表面的熱傳導(dǎo)、對流傳熱以及顆粒表面和周圍金屬蒸氣云的輻射熱損失。由于從顆粒表面到周圍環(huán)境的輻射能量損失迅速增加，對于熔化溫度較高的材料和尺寸較大的顆粒，其加熱和熔化變得更加困難。對于鉬和鎢等非常難熔的金屬來說，若要成功制備出尺寸在100 μm或200 μm的顆粒，等離子體溫度需要大大高于材料的理論熔化溫度[31]。

目前國內(nèi)外學(xué)者通過理論計算、數(shù)值模擬和試驗對等離子球化技術(shù)進行了一系列研究，并取得了較大的進展。在感應(yīng)等離子技術(shù)開發(fā)領(lǐng)域，Tekna等離子系統(tǒng)公司設(shè)計、開發(fā)和制造了可用于多種材料處理和表面處理的“turn-key”等離子系統(tǒng)。國外關(guān)于等離子體球化粉體的研究起步較早，BOULOS等[32]在1978年就通過建立理論模型對粒徑在10～250 μm之間、處于感應(yīng)耦合熱等離子體中的鋁顆粒加熱歷程和運動軌跡進行了研究，并建立了一系列公式條件[33]，發(fā)現(xiàn)當粉末粒徑小于100 μm時，粉末顆粒會緊隨著流場線運動，并最終完全變成金屬蒸氣；當粉末粒徑大于100 μm時，顆粒的運動主要取決于送粉器的初始位置和注入速度，且粉末顆粒能夠穿過等離子焰炬中心。CHEN等[34]和PFENDER等[35]研究了小顆粒在熱等離子流體中的傳熱與傳質(zhì)行為，根據(jù)力平衡原理得到了無熱效應(yīng)作用下單一顆粒的運動方程，推導(dǎo)了顆粒所受力的表達式，并以鋁粉和鎢粉為原始顆粒研究了顆粒的運動歷程。國內(nèi)，萬德成等[36-37]亦研究了顆粒與感應(yīng)熱等離子體的相互作用，推導(dǎo)了顆粒的運動模型。在數(shù)值模擬技術(shù)逐漸成熟的基礎(chǔ)上，許多研究人員開始進行試驗探索。KOBAYASHI等[31]利用射頻等離子球化法制備了亞微米級銅粉，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器壓力、氫氣流量和粉末進料速率都對銅粉球化效果有較大的影響，同時在射頻等離子球化過程中，粉末顆粒的表面存在氣化和蒸發(fā)現(xiàn)象，產(chǎn)生的大量金屬蒸氣會導(dǎo)致粉末顆粒尺寸變大。WANG等[38]利用射頻感應(yīng)耦合等離子體制備了球形Nd-Fe-B合金粉體，并分析了進料速率和原始顆粒大小對試驗結(jié)果的影響。毛瑞奇等[39]利用氬氣射頻等離子體球化技術(shù)處理形狀不規(guī)則的氫化釹鐵硼粉末，得到了球形度高、粒度分布范圍窄、分散性好、球化率接近100%的球形粉末,其脫氫分解和球化過程可在等離子體中一步完成;同時，利用FLUENT軟件進行了數(shù)值模擬分析，發(fā)現(xiàn)載氣流量的變化對等離子體焰炬的溫度場有很大影響。其他研究人員[40-42]亦發(fā)現(xiàn)等離子球化處理后，粉末表面變得光滑，其松裝密度、振實密度和粉末流動性得到明顯改善。在等離子球化過程中，載氣流量、鞘氣流量、反應(yīng)室壓力、送粉速率等因素對粉末球化效果有較大影響;隨著送粉速率的增加，粉末的球化率會逐漸降低[40,43]。古忠濤等[44-45]利用等離子體炬產(chǎn)生的高溫熱將形狀不規(guī)則的鎢粉、鈦粉快速熔化成液滴，隨后急冷得到球形粉末，該過程無氧化發(fā)生和其他雜質(zhì)介入，鈦粉也沒有發(fā)生物質(zhì)結(jié)構(gòu)和相的變化；粉末中碳、氧、氫和氮元素的含量有所降低，而鈦含量相對增加，說明等離子球化處理有一定的純化作用。

通過調(diào)整等離子球化工藝參數(shù)，能夠得到高品質(zhì)增材制造用球形粉末，同時還可帶來一些其他優(yōu)化效果。但該工藝仍存在一些不足，如：球化過程中容易引入外來雜質(zhì)，對粉末造成污染；能量可控性不好，導(dǎo)致粉末發(fā)生燒損或變性；球化率不易控制。并且在等離子球化過程中，存在著大量不確定因素：粉末顆粒進入等離子體焰炬中后，其傳熱與傳質(zhì)涉及到氣化和蒸發(fā)、顆粒運動的非連續(xù)行為、顆粒內(nèi)部熱量傳導(dǎo)、顆粒表面能量輻射、顆粒形狀及粒子帶電等行為[46-47]；在等離子球化過程中，工藝參數(shù)的調(diào)整不僅影響等離子焰炬的內(nèi)部溫度，還影響著等離子焰炬流體形態(tài)和粉末顆粒的受力情況等；此外，在磁感線圈作用及帶電粒子的碰撞下，粉末顆粒在等離子體焰炬內(nèi)的運動軌跡也各不相同。因此，需要進一步加強對等離子球化法過程中出現(xiàn)的一系列現(xiàn)象的理論與試驗研究，探明其規(guī)律(如傳熱傳質(zhì)規(guī)律、受力運動規(guī)律等)，以便利用等離子體達到更好的球化效果。

2.2 激光球化法

激光作為一種高能束流，與等離子體相比，其能量、方向性高度可控，并且與材料相互作用時不引入外來雜質(zhì)，非常適合于非球形硬質(zhì)合金粉末的球化。

在早期選區(qū)激光燒結(jié)(SLS)增材制造過程中普遍存在激光球化現(xiàn)象，當激光束掃過粉末表面時，粉末迅速升溫熔化，隨后在表面張力作用下收縮成球形顆粒。研究人員對金屬粉末在激光作用下的復(fù)雜變化行為進行了諸多研究[48-52]，發(fā)現(xiàn)球化效應(yīng)也有值得肯定的一面。利用激光束掃描物體表面，使其所吸附的微細粉末或薄膜在激光作用下迅速球化并彈起，可以達到清潔物體表面的目的[53];通過激光束掃描金屬薄膜可以得到球形熔滴，從而制備出由離散球形熔滴組成的規(guī)則圖形[54-57]。隨后，研究人員利用激光球化效應(yīng)開始進行高品質(zhì)球形粉末的制備。歐陽鴻武等[58-59]通過系統(tǒng)地改變激光功率、掃描速度以及選取合適的激光掃描間距，探討了球化效應(yīng)形成的工藝條件，通過對球化過程進行理論分析，得出了選區(qū)激光掃描制備球形鈦粉的工藝參數(shù)，獲得了較為理想的球形鈦粉，并指出金屬粉末的球化能力取決于其粒徑、導(dǎo)熱性、熔點和激光吸收率等因素。除了鈦粉以外，歐陽鴻武等[60]還對異形黃銅粉顆粒的熔化、熔滴鋪展和收縮球化過程進行了理論分析，發(fā)現(xiàn)這3個過程非常短暫，分別在10-5，10-2，10-4s以內(nèi)完成，且粉末粒徑越小，歷時越短；熔滴鋪展與收縮的協(xié)調(diào)是成球的關(guān)鍵，理想的球化效果只有在激光工藝參數(shù)、粉末物性和球化環(huán)境相互協(xié)同的條件下才能實現(xiàn)。黃衛(wèi)東等[61]發(fā)明了一種激光球化稀有難熔金屬及硬質(zhì)合金非球形粉末的方法，即在氬氣環(huán)境中，將不規(guī)則粉末顆粒由送粉器送至激光束下，經(jīng)過激光高溫輻照使其表面部分熔化，然后自然冷卻獲得球形或近球形粉末顆粒，所得粉末成分與球化處理之前的具有較好的一致性。目前對于激光掃描制備球形粉末的研究還相對較少，這是未來球形粉末制備極具潛力的研究方向之一。

3 結(jié)束語

在常用的增材制造用粉末制備方法中，二流霧化法尤其是氣霧化法是制備高性能球形金屬粉末的主要方法，但其仍無法完全解決空心粉及衛(wèi)星顆粒的問題，且現(xiàn)階段細粉收得率不是很理想。離心霧化法制備的粉末球形度高、實心、無衛(wèi)星顆粒、成分易于控制，但其對粉末顆粒的細化依賴于離心轉(zhuǎn)速等，細粉收得率低、制備成本高，相關(guān)技術(shù)有待提高。球化法制備的粉末表面光滑、流動性好、內(nèi)部孔隙少、純度高，其與傳統(tǒng)機械法或物理化學(xué)法的組合將是一種應(yīng)用前景良好的球形粉體制備方法，但目前受限于設(shè)備及工藝的連續(xù)性，應(yīng)用規(guī)模上劣于二流霧化與離心霧化法。

隨著粉末制備基礎(chǔ)理論研究的深入以及技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)主流技術(shù)(氣霧化法等)將不斷得到完善和更新，新的制備技術(shù)及工藝也在不斷涌現(xiàn)，高品質(zhì)球形金屬粉末制備將進一步產(chǎn)業(yè)化及標準化。隨著新熱源技術(shù)(等離子炬、電子束、激光)的應(yīng)用，在以傳統(tǒng)制備方法為基礎(chǔ)進行工藝及設(shè)備改進研究的同時，可以按需進行智能設(shè)計，根據(jù)具體需求和制粉特點將制粉工藝進行個性化功能組合，從單獨制粉工藝向組合工藝發(fā)展，進行增材制造用高性能球形粉末的制備。

增材制造用金屬粉末產(chǎn)品工業(yè)化供應(yīng)除了要求核心技術(shù)過硬之外，還需要有成體系的粉末管理方法(粉末品質(zhì)管控、指標管控等)。國內(nèi)的制粉企業(yè)大多發(fā)展時間不長，沒有穩(wěn)定的訂單和銷量，粉末管理體系建立不完備，難以保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定和批次穩(wěn)定。而不穩(wěn)定的粉末產(chǎn)品又會影響增材制造應(yīng)用端的發(fā)展，導(dǎo)致無法形成正向促進。和當前全球高品質(zhì)球形金屬粉末生產(chǎn)與應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展相比，我國増材制造用球形金屬粉末生產(chǎn)與應(yīng)用領(lǐng)域仍然存在標準缺失、國際相關(guān)標準跟蹤轉(zhuǎn)化落后、各球形金屬粉生產(chǎn)廠商及應(yīng)用商對國內(nèi)國際標準化工作的參與度不高等問題。這就需要研究人員及各廠商共同推進增材制造用金屬粉末的標準制定工作，充分發(fā)揮標準對球形金屬粉末生產(chǎn)與應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)范和引領(lǐng)作用。