粉末冶金新技术
粉末冶金新工艺1
粉末冶金新工艺引言在传统的冶金工艺中，通常使用铸造、锻造、热处理等方法来加工金属材料，这些方法虽然经过长时间的发展已经非常成熟，但仍然存在一些局限性。
粉末冶金作为一种新兴的金属加工方法，在近年来得到了广泛研究和应用。
粉末冶金利用金属粉末作为原料，通过压制、烧结等步骤形成所需的零件或材料，具有独特的优势。
本文将介绍一种新的粉末冶金工艺——粉末冶金新工艺1，以及其在金属材料加工中的应用。
粉末冶金新工艺1的原理和步骤粉末冶金新工艺1是一种基于烧结的加工方法，其具体步骤如下：1.原料准备：选取合适的金属粉末作为原料，根据所需产品的要求选择不同种类和粒度的粉末，并进行预处理，如调整湿度和筛分等。
2.混合与成型：将不同种类的金属粉末按照一定的比例混合，并通过压制成型的方式得到所需形状的绿体。
3.烧结：将成型后的绿体在高温条件下进行烧结，使粉末颗粒间相互结合，形成致密的金属材料。
在烧结过程中，可根据需要添加适量的添加剂来改善材料的性能。
4.后续处理：烧结后的材料可以进行一些后续处理步骤，如热处理、表面处理等，以进一步改善材料的性能和外观。
粉末冶金新工艺1的优势和应用粉末冶金新工艺1相比传统的金属加工方法，具有以下优势：•原料利用率高：粉末冶金可以有效利用金属粉末，几乎没有材料浪费。
•复杂形状制造：通过粉末冶金新工艺1，可以制造出复杂形状的零件和材料，提供更大的设计自由度。
•材料性能可调控：可以通过调整不同金属粉末的比例和添加剂的种类和含量，来调控材料的物理、化学和机械性能。
•节能环保：相比传统的金属加工方法，粉末冶金新工艺1在能源消耗和环境污染方面都更加节约和环保。
粉末冶金新工艺1在金属材料加工中有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：1.制造耐磨材料：通过粉末冶金新工艺1，可以制造出各种耐磨材料，如高硬度的刀具、磨料和磨损件等。
2.制造高强度材料：通过控制金属粉末的成分和烧结工艺，可以制造出高强度的材料，常用于航空航天、汽车和机械工程等领域。
粉末冶金新技术-烧结
用SPS制取块状纳米晶Fe90Zr7B3软磁的过程是: 先将由非 晶薄带经球磨制成的50～150μｍ非晶粉末装入WC/Co合金 模具内,并在SPS烧结机上烧结(真空度1×10-2Pa以下、升温 速度0.09~1.7K/s、温度673～873Ｋ、压力590MPa), 再把所 得的烧结体在1×10-2Pa真空下、以3 7K/s速度加热到923Ｋ、 保温后而制成。材料显示较好的磁性能：最大磁导率29800、 100Ｈｚ下的动态磁导率3430, 矫顽力12Ａ/ｍ。
3
双频微波烧结炉 生产用大型微波烧结炉 已烧结成多种材料：如陶瓷和铁氧体等材料。另 外，在日本又开发出相似的毫米波烧结技术，并成功 地在2023K下保温1h烧结成全致密的AlN材料。
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2.爆炸压制技术 爆炸压制又称冲击波压制是一种有前途的工艺
方法,它在粉末冶金中发挥了很重要的作用, 爆炸压 制时,只是在颗粒的表面产生瞬时的高温,作用时间 短,升温和降温速度极快。适当控制爆炸参数,使得 压制的材料密度可以达到理论密度的90%以上,甚至 达到99%。
3）快速脉冲电流的加入, 无论是粉末内的放电部位还是焦耳 发热部位, 都会快速移动, 使粉末的烧结能够均匀化。
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与传统的粉末冶金工艺相比，SPS工艺的特点是：
• 粉末原料广泛：各种金属、非金届、合金粉末，特别是 活性大的各种粒度粉末都可以用作SPS 烧结原科。
• 成形压力低：SPS烛结时经充分微放电处理，烧结粉末表 面处于向度活性化状态．为此，其成形压力只需要冷压烧 结的l/10~1/20。
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SPS制备软磁材料 通常用急冷或喷射方法可得到FeMe(Nb、Zr、Hf)Ｂ的非 晶合金,在稍高于晶化温度处理后, 可得到晶粒数10ｎｍ，具有 体心立方结构，高Bs 、磁损小的纳米晶材料。但非晶合金目 前只能是带材或粉末, 制作成品还需要将带材重叠和用树脂固 结, 这使得成品的密度和Bs均变低。近年, 日本采用SPS工艺研 究FeMeＢ块材的成形条件及磁性能。
《粉末冶金新技术》课件
4 等离子热惯性成形法
利用高速等离子体热传导原理，实现金属粉 末的瞬时烧结成形。
粉末成型技术
1
注射成型法
基于金属、合金或陶瓷粉末制成的糊状物通过注射成型机构，进而制得密实件。
2
热压成型法
将金属或陶瓷粉末放入橡胶模具中，在高温高压条件下进行成型。
3
热等静压成型法
将金属或陶瓷粉末放入模具中，在高温高压条件下进行成型。
2 粉末冶金的未来发展
随着科技的不断进步，粉末冶金技术将继续创新，为各个领域提供更加先进和优质的材 料。
3 粉末冶金的应用前景
粉末冶金材料的应用领域将会进一步拓展，为人类的生活和工业发展带来更多的便利和 创新。
粉末冶金的发展现状
当前，粉末冶金技术已经取得了许多突破，应用范围不断扩大。
粉末制备技术
1 机械合金化法
通过高能球磨等方法，将金属粉末与化合物金属离子，制备溶胶，再通过凝胶 化和烧结得到陶瓷制品。
3 沸腾床法
通过控制气体流动，在高温高压环境下制备 金属和陶瓷的纳米粉末。
《粉末冶金新技术》PPT 课件
粉末冶金新技术是一门前沿的材料学科，通过粉末制备与成型技术，实现材 料的精细化、多功能化和资源节约型制备，在航空、汽车、医疗和化学等领 域有广泛应用。
简介
粉末冶金概述
粉末冶金是一种通过将金属或陶瓷粉末加工、压实、烧结制得密实体材料的方法。
粉末冶金的历史
粉末冶金技术在古代文明中已有应用，如古埃及制造金属器具。
粉末冶金新发展趋势
新材料及制备技术
研发新材料和制备技术，如纳米 材料、复合材料等，推动粉末冶 金技术的发展。
资源节约型粉末冶金技术
开发更加环保、节约资源的粉末 冶金技术，实现可持续发展。
粉末冶金新技术在汽车上应用
粉末冶金新技术在汽车上应用1．1 粉末烧结预制坯热锻技术(粉坯热锻粉末锻造)粉末锻造技术，1968年首先在美国出现。
由于粉末锻造机械零件具有材料利用率高、力学性能好、锻件尺寸精度高和质量准确，大规模投产可以显著降低制造成本等优点．在许多国家掀起开发粉末锻造零件、材料与工业生产技术的热潮。
三十多年来。
粉末锻造技术与粉末锻造零件，不断发展完善与推进产业化，并经各国汽车实际使用结果表明。
粉末锻造零件的可靠性高、技术经济效益显著。
因此预计到21世纪初叶。
全球大部分汽车将进一步推广应用粉末锻造连杆等零件。
在美国。
估计粉末锻造连杆的年产量将达2000万件。
美国、西欧、日本已经相继建立高效率、高质量粉末锻造自动生产线．并纷纷在新型号发动机和新车型上使用粉末锻造连杆。
据日本专家分析预测。
当今采用粉末锻造工艺技术，制造汽车零部件日益增多。
诸如自动变速箱转换离合器内、外环，超越离合器外环。
锁定转换器毂、内环及单向内凸轮。
载重车自动变速箱内齿环，单向离合器内外环。
货车变速箱同步环。
轻型车四轮驱动分动箱齿轮等。
汽车工业进一步推广应用粉末锻造零件．即将使用的可达10～20kg／辆。
1．2 温压成形技术的开发应用温压工艺技术。
是将金属粉末与模具加热到约140oC。
并采用高温聚合物润滑剂。
通过一次压制可使部件密度达到7．3～7．5g／cm。
这项新工艺技术生产成本低．生坯强度高，可直接机加工生坯。
1994年在多伦多国际会议上温压工艺技术公布以来。
已在工业上取得重大进展。
据瑞典赫格纳斯公司估计，至1996年底，全世界用温压工艺生产的粉末冶金零件已达38种，生产线共20条。
还有2O多家公司正在进行新的试验。
产品包括：螺旋齿轮(电动工具)，泵轮，连杆，凸轮，链轮，同步器毂，螺旋齿轮(变速箱)，软磁零件。
1．3金属粉末注射成形(MIM)技术与超细金属粉末材料金属粉末注射成形技术(MIM)。
是1980年代初期新发展起来的特殊粉末冶金技术．可以大量制造小型精密机械零件。
粉末冶金行业新技术管理知识
粉末冶金行业新技术管理知识简介粉末冶金是一种常见的制造工艺，它使用金属或非金属粉末作为原材料，经过一系列的工艺步骤进行成型和烧结，最终得到所需产品。
粉末冶金技术具有高效、节能、材料利用率高等优势，被广泛应用于汽车、电子、航空航天等行业。
随着科技的不断进步，粉末冶金行业也不断涌现出新的技术，这些新技术的管理知识对于提高企业竞争力和市场占有率至关重要。
1. 新技术的引入和评估引入新技术是提高企业创新能力和竞争力的重要手段。
在引入新技术之前，企业需要对新技术进行评估，包括技术可行性评估、市场需求评估和经济效益评估等。
技术可行性评估技术可行性评估是指评估新技术在现有生产工艺中的可行性。
要考虑新技术是否能够与现有设备和工艺相适应，是否能够满足产品的质量要求等。
市场需求评估市场需求评估是指评估新技术在市场上的需求情况。
要了解市场上是否存在对该技术的需求，以及该技术是否能够满足市场需求。
经济效益评估经济效益评估是指评估新技术引入后的经济效益。
要考虑新技术引入后是否能够提高生产效率、降低成本、增加销售额等。
2. 新技术的培训和推广在引入新技术后，企业需要对员工进行培训，以提高员工对新技术的理解和运用能力。
培训内容可以包括新技术的原理、操作方法、常见故障处理等。
培训计划企业需要制定培训计划，明确培训的时间、地点、培训内容等。
同时，要根据不同岗位的需求，制定相应的培训方案。
培训方式培训方式可以采用面对面培训、在线培训、视频教学等方式。
根据不同人群的学习特点和需求，选择适合的培训方式。
推广和应用培训结束后，企业需要积极推广新技术的应用。
可以通过内部宣传、外部推广和技术交流等方式，提高新技术的认知度和应用率。
3. 新技术的优化和改进随着新技术的应用，企业应不断地进行新技术的优化和改进，以提高技术的可靠性和稳定性。
技术优化技术优化可以包括工艺参数的优化、设备的优化以及材料的优化等。
通过优化技术，可以提高产品的质量和性能。
粉末冶金新技术
这些小的磁性金属原子簇，像顺磁体材 料一样，磁矩由原子簇的原子自旋构成，且 所有自旋均在同一方向上，因而磁矩比普通 材料高100多倍。包覆这些颗粒可形成稳定铁 胶体，颗粒永远处于悬浮态，现已作为“磁 流体”工业化生产，用于扬声器，磁性墨水， 磁流体密封，润滑剂，轴承，医学等。
制粉新技术 22
成型新技术 32
温压技术的特点 ： • 能以较低成本制造出高性能粉末冶金零部件； • 提高零部件生坯密度和高强度，便于制造形状复杂
以及要求精密的零部件 ； • 产品密度均匀。
成型新技术 33
温压技术研究和开发的核心： • 预合金化粉末的制造技术； • 新型聚合物润滑剂的设计； • 石墨粉末有效添加技术； • 无偏析粉末的制造技术； • 温压系统制备技术。
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二、成型新技术
1.动磁压制技术
原理:将粉末装于一个导 电的容器(护套)内,置于高强 磁场线圈的中心腔中。电容 器放电在数微秒内对线圈通 入高脉冲电流,线圈腔中形成 磁场,护套内产生感应电流。 感应电流与施加磁场相互作 用,产生由外向内压缩护套的 磁力,因而粉末得到二维压制。 整个粉体的压制过程不 足1ms。
该法生产速度为0.5-30g/min,比其他纳 米粉末制备方法生产率高。本方法所用反 应材料不污染环境，而以前生产银粉所用 的联氨是一种致癌物。用这种方法生产的 银粉可用于制造焊料、牙科填料、电路板、 高速摄影胶片等。
制粉新技术 15
5.电爆炸金属丝制取纳米粉 大功率电脉冲施于氩气保
护的金属丝上,并受到大功率脉 冲产生的特殊场约束。柱形等 离子体被加热到15000Ｋ以上高 温,因而电阻剧增,引起特殊场 崩溃。金属蒸气的高压引起爆 炸,产生冲击波,形成的金属气 溶胶快速绝热冷却,制得纳米粉。
粉末冶金新的技术
粉末冶金新技术学院专业学生某某班级学号指导教师二〇一六年十二月粉末冶金新技术(某某科技大学冶材院213)摘要：本文简要介绍粉末冶金的根本工艺原理和方法，重点介绍近年来粉末冶金新技术和新工艺的开展和应用状况。
关键词：粉末冶金；新技术粉末冶金(P/M)技术是一门重要的材料制备与成形技术，被称为是解决高科技、新材料问题的钥匙…。
高性能、低本钱、净近成形一直以来是粉末冶金工作者重要研究课题之一。
粉末冶金法能实现工件的少切削、无切削加工，是一种高效、优质、精细、低耗节能制造零件的先进技术。
它是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以与各种类型制品的工艺技术)3。
粉末冶金工艺的第一步是制取原料粉末，第二步是将原料粉末通过成形、烧结以与烧结后处理制得成品。
进入20世纪80年代许多行业，特别是汽车工业比以往任何时候更加依赖于粉末冶金技术，尽可能多地采用粉末冶金高性能的零部件是提高汽车尤其是轿车在市场中的竞争能力的一种有力手段1。
高密度的P/M产品是保证其具有优异的力学性能的关键因素。
因此，为扩大粉末冶金P/M零部件的应用X围，必须提高其密度以获得力学性能优异的粉末冶金零部件。
性。
故，为了提高材料的性能，降低生产本钱，冶金技术的开展无疑具有重要的科学意义和实用价值。
1 几种冶金新技术20世纪80年代末，Hoeganaes公司的Musella等人为提高零件密度，在扩散粘结铁粉制备工艺的研究根底上，将粉末和模具加热到一定温度进展压制，开发出一种所谓温压的新工艺，即ANCORDENSE工艺。
温压工艺就是采用特制的粉末加温、粉末输送和模具加热系统，将混有特殊聚合物润滑剂的金属粉末和模具加热至130~150℃，然后按传统粉末压制工艺进展压制和烧结以提高压坯密度的新方法据资料分析，虽然温压工艺比常规的一次压制烧结工艺的相对本钱提高了20%，但比渗铜工艺、复压烧结工艺、粉末热锻工艺分别降低了20%、30%和80%的本钱，开拓了粉末冶金应用的潜力。
粉末冶金新技术-成形
将上述两种方法结合起来,混合粉末在 压制温度下就可转变成为流动性很好的黏 流体,它既具有液体的所有优点,又具有很 高的黏度。混合粉末的流变行为使得粉末 在压制过程中可以流向各个角落而不产生 裂纹。
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流动温压工艺主要特点如下: (1)可成形零件的复杂几何形状。国外已利用
常规温压工艺成功制备出了一些形状较复杂的粉 末冶金零件,如汽车传动转矩变换器涡轮毂、连杆 和齿轮类零件等。
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高速压制的另一个特点是产生多重冲击 波，间隔约0 3s的一个个附加冲击波将密度 不断提高。这种多重冲击提高密度的一个优 点是,可用比传统压制小的设备制造重达5kg 以上的大零件。
高速压制适用于制造阀座、气门导管、 主轴承盖、轮毂、齿轮、法兰、连杆、轴套 及轴承座圈等产品。
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与传统压制相比, 高速压制的优点是： • 压制件密度提高，提高幅度在0.3g/cm3左右； • 压制件抗拉强度可提高20%～25%； • 高速压制压坯径向弹性后效很小, 脱模力较低； • 高速压制的密度较均匀, 其偏差小于0.01g/cm3。
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温压技术的特点 ： • 能以较低成本制造出高性能粉末冶金零部件； • 提高零部件生坯密度和高强度，便于制造形状 复杂以及要求精密的零 部件 ； • 产品密度均匀。
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温压技术研究和开发的核心： • 预合金化粉末的制造技术； • 新型聚合物润滑剂的设计； • 石墨粉末有效添加技术； • 无偏析粉末的制造技术； • 温压系统制备技术。
粉末冶金新技术
粉末成形新技术
1
1.动磁压制技术
原理:将粉末装于一个导电
的容器(护套)内,置于高强
磁场线圈的中心腔中。电容
器放电在数微秒内对线圈通
入高脉冲电流,线圈腔中形
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V形喷射示意图
特点：两股板状雾化截止射流呈V形， 金属液流在交叉处被击碎。这种喷嘴 是在垂直喷嘴的基础上改进而成的， 不易发生堵嘴。可喷制不锈钢粉。
锥形喷射示意图
特点：雾化介质以极高的速度从若干 个均匀分布在圆周上的小孔喷出构成 一个未封闭的气锥，交汇于锥顶点， 将流经该处的金属液流击碎。这种喷 嘴雾化效率较高，但要求金属液流对 中好，同时由于雾化介质高速射出时 会在锥中形成真空，容易造成液滴反 飞，并在喷嘴上凝固而堵嘴。
•负压紊流区—高速气流的抽吸作
用，在喷嘴中心孔下方形成负压紊流 层；
•颗粒形成区—在气流冲击下，金
属液流分裂为许多液滴；
•有效雾化区—气流汇集点对原始
液滴产生强烈破碎作用，进一步细化；
•冷却凝固区—细化的液滴的热量
迅速传递给雾化介质，凝固为粉末颗 粒。
② 气雾化制粉的影响因素
气体动能
喷嘴结构
1 2 12——液气态流(水金(水、属、气油油流、或气气体体))
气流 (水、油、气体)
金属液由上方孔流出时与沿一定角度高速射击 的气体或水相遇，然后被击碎成小液滴，随着液滴 与气体或水流的混合流动，液滴的热量被雾化介质 迅速带走，使液滴在很短的时间内凝固成为粉末颗
(1) 二流雾化
① 气体雾化
气雾化的四个区域
材料加工新技术与新工艺 绪论 快速凝固 连续铸轧、连续挤压、连续铸挤 金属等温成形、半固态成形 粉末冶金新技术 先进连接技术
五、粉末冶金新技术
本节主要内容：
1. 概述 2. 雾化制粉技术 3. 机械合金化制粉技术 4. 粉末注射成形技术 5. 温压和热压成形技术 6. 等静压成形技术 7. SPS烧结
过程三(凝固)：液体颗粒冷却形成小的固体颗粒。
雾化制粉分类
二流雾化法 借助高压液流(通常是水或油)或高压气流(空气、惰性气
体)的冲击破碎金属液流来制备粉末的方法，称为气雾化或水雾化，统称二 流雾化法；
单流雾化 如利用离心力破碎金属液流称为离心雾化、利用超声波能力
来实现液流的破碎称为超声雾化。
雾化制粉的冷凝速率一般为103~106℃/s，适用于金属粉末制备。
漩涡环形喷射示意图
特点：压缩气体从切向进入喷嘴内腔， 然后高速喷出形成一漩涡状锥体，金 属液流在锥顶被击碎。
(2) 离心雾化法ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
离心雾化法是利用机械旋转造成的离心力使金属熔液克服其表面张力， 以细小的液滴甩出，然后在飞行过程中球化、冷凝成粉的一种制粉方法。
1974年，首先由美国提出旋转电极(REP)雾化制粉法，后来又发展了旋转 盘法(RD)、旋转坩埚法(RC)，电子束旋转电极法(EBRE)，等离子旋转电极 法(PREP)等。
旋转电极法原理图
旋转电极过程中液膜破 碎、球形粉形成原理图
旋转坩埚法原理图
离心雾化法特点：
能制取几乎所有金属或合金的粉末，还可以制取难熔化合物(如氧化物、 碳化物)粉末；
离心雾化法不受坩埚耐火材料的污染，是目前制取高纯、无污染难熔金 属和化合物球形粉末最理想的方法，特别是对易氧化(或氮化)金属最为有效， 冷凝速度一般为103~106K/s。 离心雾化法的缺点：
粉末 冶金
1、概述
快速冷凝雾化制粉
机械化合金制粉 制取金属粉末
超微粉式纳米粉制粉
溶胶-凝胶技术
成形、烧结 及烧结后处理
粉末注射成形 温压成形 冷等静压
热等静压成形 超塑性等温锻造
粉末冶金方法与液态成形方法相比其优点如下：
可避免或者减少偏析、机加工量大等缺点。用粉末冶金法生产 零件制品时，金属的总损耗只有1~5%；
材料某些独特的性能或者显微组织也只能用粉末冶金方法来实 现。例如，多孔材料、氧化物弥散强化合金、硬质合金等；
一些活性金属，高熔点金属制品用其他工艺成形是十分困难的， 这些材料在普通工艺过程中，随着温度的升高，材料的显微组 织及结构收到明显的损害，而粉末冶金法却可避免；
粉末冶金的应用：
从普通机械制造到精密仪器，从五金工具到大型机械，从电子工业到电机制 造，从采矿到化工，从民用工业到军用工业，从一般技术到尖端技术，都在 使用粉末冶金材料或制品，金属粉末和粉末冶金制品、材料在工业部门的应 用如下表所示：
金属粉末和粉末冶金材料、制品的应用
机械制造 汽车、拖拉机、机床制造 电机制造 精密仪器 电器和电子工业 计算机工业 化学、石油工业 军工 航空 航天和火箭 原子能工程
硬质合金，金属陶瓷，粉末高速钢 机械零件，摩擦材料，多孔含油轴承，过滤器 多孔含油轴承，铜-石墨电刷 仪表零件，软磁材料，硬磁材料 电触头材料，电真空电极材料，磁性材料 记忆元件 过滤器，防腐零件，催化剂 穿甲弹头，军械零件，高比重合金 摩擦片，过滤器，防冻用多孔材料，粉末超合金 发汗材料，难熔金属及合金，纤维强化材料 核燃料元件，反应堆结构材料，控制材料
2、雾化制粉技术
定义： 雾化法是一种典型的物理制粉方法，通过高压雾
化介质，如气体或水强烈冲击液流，或通过离心力 使之破碎、冷却凝固来实现的。
优点： 可以有效地减少合金成分的偏析，获得成分均匀
的合金粉末；通过控制冷凝速率可以获得具有非晶、 准晶、微晶或过饱和固溶体等非平衡组织的粉末。
雾化过程
雾化 聚并 凝固
液流性质
喷射方式
a) 气体动能 增大气体压力，能够增加气体的喷射速度，有利于金属液体雾化率的提
高。但前提条件是金属液的流量一定。
b) 喷嘴结构 嘴结构应具备以下基本条件： 雾化介质获得尽可能高的出口速度； 雾化介质与金属液流之间形成合理的喷射角度； 金属液流产生最大的紊流； 金属液流雾化稳定，不会因出口负压造成喷嘴堵塞。
c) 液流性质 金属液的表面张力、金属液的粘度、金属液的化学组成、金属液的过热
温度都会影响雾化制粉。
d) 喷射方式 按照雾化介质对流体的作用可分为以下几种: 垂直喷嘴；V形喷嘴；锥形喷嘴；漩涡环形喷嘴
垂直喷射示意图 1—气流；2—金属液流
特点：雾化介质与金属液流互呈垂直方 向。喷制的粉末一般比较粗，常用来喷 制铝、锌等粉末。
过程一(雾化)：大的液珠当受到外力冲击的瞬间，破碎成数个小液滴，假设 在破碎瞬间液体温度不变，则液体的能量变化可近似为液体的表面能增加。
过程二(聚并)：液体颗粒破碎的同时，还可能发生颗粒间相互接触，再次成 为一个较大的液体颗粒，并且液体颗粒形状向球形转化，这个过程中，体系 的总表面能降低，属于自发过程。