雾化法起源于19世 纪 2 0年代，经过 近200年的发展，巳经成为生产髙性能金属及合金粉末的主要方法之一。 目前雾化法制取的粉末己经占到世界粉末总产量的 8 0 %左右[17]。雾化法主要包括气雾化法、水雾化法(上述两者合称双流雾化法)、离心雾化法和机械雾化法 [18]，其中气雾化法是发展最早并且应用最为广泛的工艺。气雾化法是指高速高压的气流通过雾化喷嘴，将熔融的液体粉碎成细小的液滴并冷凝成粉末颗粒的过程。本质上来讲，气雾化是一个多相流相互作用的耦合过程，高速气流既可以破碎熔体，也可以冷却熔体，同时熔融的液体在雾化和冷却过程中，形态、黏度、表面张力等不断变化，这些均导致气雾化过程变得非常复杂。整个气雾化过程被细分为三个阶段，金属液体的第一次破碎，金属液滴的第二次破碎和冷却凝固。关于气雾化的机理，现在仍然沿用Dombrowski等提出的波动模型。
图 2-4所示为气雾化装置示意图，主要包括熔化单元、气体源、雾化喷嘴与粉末收集装置，其中雾化喷嘴为关键部件。这主要是因为雾化喷嘴控制着气体的流动和流型。优异的喷嘴有利于提高雾化效率和雾化过程的稳定性[22]。现在使用的雾化喷嘴主要有自由落体式喷嘴、限制式喷嘴、超声气雾化喷嘴、U n a l喷 嘴 、 Nanoval雾化喷嘴等，各种的喷嘴的优缺点和适用范围等详见文献[19]。图 2-5 给出了自由落体式喷嘴与限制式喷嘴的示意图 [23]。
气雾化制粉效果的评价指标主要有粉末粒度、粉末形状以及粉末的纯度与结构 。这些指标主要受三方面因素的影响，具体包括：①雾化设备，如喷嘴类型、导液 管结 构、导液管位置等；② 雾 化 气 体 ，如 气 体 性 质 、气体压力与气流速度等; ③金属熔体，如金属熔体性质、过热度与液流直径等[1' 一般来说，随导液管直径减小、气体压力与气流速度增大、过热度提高，粉末的粒度减小。取决于不同的雾化工艺与设备，气雾化法中颗粒的冷却速度介于102K/s与 10sK/s之间[24_26]。较低的冷却速度有利于获得球形或者近似球形的粉末，而较高的冷却速度通常获得不规则形粉末。
根据上述气雾化原理，气雾化制粉的工艺流程可以分为以下几个步骤：原料成分设计— 熔炼制备母材— 雾化— 收集粉末— 检验包装。谢焕文等p7]根据上述流程制备了 TiNi合金粉末，具体的雾化工艺参数如下：雾 化 温 度 为 1500°C，雾化压力 为 3.5MPa，导液管内径为4 m m , 雾化介质为高纯氩气，雾化喷嘴为自制的环缝式喷嘴。上述工艺所制得的TiNi合金粉末呈球形或近球形，粒 度 1 5 0 p m以下的粉末 约 占 8 0 %。Yamamoto等[7]也利用气雾法制备了 Ti51Ni49合金粉末。
K i m 等[28_利 用 气 雾 法 制 备 了 TiNi、TiNiMo与 TiNiCu合金粉末。表 2-1总结了不同研究者制备的TiNi基合金粉末的雾化工艺与粉末特征。现有的文献报道中并未给出所有的雾化工艺参数，如所使用的喷嘴、导液管位置、冷却介质、背底真空度等，因此很难直接比较产物的特征。
根 据 Ti-Ni 二元合金相图[M], 近等 原 子 比 TiNi 二元合金的熔点约为1310°C。由 表 2-1可知，TiNi基合金的雾化温度介于1400〜1500°C之间。这主要是因为如果雾 化温度低 于1400°C，熔融液体黏度大，容易堵塞雾化喷嘴；同时熔融液滴的过热度低，不易获得球形的粉末；如 果 雾 化 温 度 高 于 150CTC，熔融液滴的过热度过高，冷却时间偏长，则粉末粒度较大且容易出现成分偏析，同时会引起合金烧损和加速雾化设备老化等问题。
图 2-6(a)所示为气雾化法制备的Ti5()Ni5()粉末的扫描电子显微像[32]。可见，粉末颗粒呈球形或近球形，表面光洁。在粒度较大的粉末中，如 图 2-6(c)与(d)所示，除 TiNi基体相之外，还 观 察 到 Ti2N i 相 。这是由于熔融液滴在冷却过程中发生了包晶反应(L+TiNiB2— >Ti2Ni)。在 粒 度小于2 5 p m粉末中，过快的冷却速度可能抑制了第二相的形成，导 致 出 现 图 2-6(b)所示的形貌，部分区域可以观察到典型的枝晶形貌，而其他区域并未观察到任何第二相。
需要强调的是，气 雾 化 法 制 备 的 TiNi基合金粉末为晶态，且粒径大部分在微 米 量 级 。通过诸如机械球磨等塑性变形的手段有望将雾化粉末非晶化，然后选择合适的退火温度与时间，即 可 获 得 超 细 晶 TiNi基合金粉末。Y a m a m o t o等将 雾 化 Ti51Ni49合 金 粉 末 手 工 研 磨 5〜 l Omin后观察到非晶相[7], 表明上述思路是可行的。
图 2-4所示为气雾化装置示意图，主要包括熔化单元、气体源、雾化喷嘴与粉末收集装置，其中雾化喷嘴为关键部件。这主要是因为雾化喷嘴控制着气体的流动和流型。优异的喷嘴有利于提高雾化效率和雾化过程的稳定性[22]。现在使用的雾化喷嘴主要有自由落体式喷嘴、限制式喷嘴、超声气雾化喷嘴、U n a l喷 嘴 、 Nanoval雾化喷嘴等，各种的喷嘴的优缺点和适用范围等详见文献[19]。图 2-5 给出了自由落体式喷嘴与限制式喷嘴的示意图 [23]。
根据上述气雾化原理，气雾化制粉的工艺流程可以分为以下几个步骤：原料成分设计— 熔炼制备母材— 雾化— 收集粉末— 检验包装。谢焕文等p7]根据上述流程制备了 TiNi合金粉末，具体的雾化工艺参数如下：雾 化 温 度 为 1500°C，雾化压力 为 3.5MPa，导液管内径为4 m m , 雾化介质为高纯氩气，雾化喷嘴为自制的环缝式喷嘴。上述工艺所制得的TiNi合金粉末呈球形或近球形，粒 度 1 5 0 p m以下的粉末 约 占 8 0 %。Yamamoto等[7]也利用气雾法制备了 Ti51Ni49合金粉末。
K i m 等[28_利 用 气 雾 法 制 备 了 TiNi、TiNiMo与 TiNiCu合金粉末。表 2-1总结了不同研究者制备的TiNi基合金粉末的雾化工艺与粉末特征。现有的文献报道中并未给出所有的雾化工艺参数，如所使用的喷嘴、导液管位置、冷却介质、背底真空度等，因此很难直接比较产物的特征。
图 2-6(a)所示为气雾化法制备的Ti5()Ni5()粉末的扫描电子显微像[32]。可见，粉末颗粒呈球形或近球形，表面光洁。在粒度较大的粉末中，如 图 2-6(c)与(d)所示，除 TiNi基体相之外，还 观 察 到 Ti2N i 相 。这是由于熔融液滴在冷却过程中发生了包晶反应(L+TiNiB2— >Ti2Ni)。在 粒 度小于2 5 p m粉末中，过快的冷却速度可能抑制了第二相的形成，导 致 出 现 图 2-6(b)所示的形貌，部分区域可以观察到典型的枝晶形貌，而其他区域并未观察到任何第二相。