爱姆斯国家实验室新增高温难熔金属粉末雾化器

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美国能源部爱姆斯国家实验室（Ames National Laboratory）安装了一台新型难熔金属粉末雾化器，能够处理高达3,400°C的材料，生产速度可达每分钟1公斤。

该雾化器将支持极端温度应用材料的开发，包括燃气轮机和聚变能源系统。

爱姆斯实验室科学家Jordan Tiarks表示：“爱姆斯实验室在制造其他地方根本无法制造的专业粉末方面有着悠久的历史。该系统建立在这一基础之上，但将我们推入了一个在很大程度上难以企及的新温度和材料领域。”

钨、钼、铌和钒等难熔金属具有高熔点，可用于开发能够在超过传统镍基和钴基高温合金的温度下运行的合金。然而，使用传统制造方法将这些材料加工成复杂部件可能很困难。

基于粉末的制造提供了一种替代方案，但合适粉末的可用性一直是一个挑战。新型雾化器的部分目的是支持能源部高级研究计划局（ARPA-E）的ULTIMATE计划，该计划正在为下一代燃气轮机开发超高温材料。

据爱姆斯实验室称，在该计划下开发新合金的研究人员在获取测试和验证所需数量和质量的粉末方面遇到了困难。

新型雾化器采用转移电弧等离子体工艺，其中高能等离子体在雾化前局部熔化原料。原料可以包括棒材和块材，前提是整个成分保持一致。

熔化在水冷铜炉床中进行，其中一层凝固材料在熔融材料和铜之间形成保护性的“凝壳”。在任何时候只有少量体积被熔化，减少了暴露在高温下的时间，并有助于控制纯度和反应性。

研究人员目前正在使用商业钛合金在雾化器上进行培训，随后将加工包括钼和镍基高温合金在内的材料。

然后，该雾化器将用于生产粉末，用于研究下一代涡轮部件、聚变能源系统和其他极端环境应用。这包括爱姆斯实验室与太平洋西北国家实验室在聚变能源系统结构材料方面的合作。

难熔金属雾化器补充了爱姆斯实验室现有的感应和紧密耦合雾化器。这些设备可以在目标粒度范围内实现50-60%的产率，而使用难熔金属雾化器加工的高温合金的产率约为10-20%。

Tiarks补充道：“我们的长期目标之一是将我们几十年来在雾化方面学到的知识应用到这类新设备中。我们希望提高产率，为尺寸不合格的粉末开发智能回收策略，并帮助推动超高温材料工业的最先进水平。”

该雾化器通过ARPA-E的ULTIMATE计划获得资金。

资讯来源

- Powder Metallurgy Review (2026-09-03) - 原文：爱姆斯国家实验室新增高温难熔金属粉末雾化器 - https://www.metal-powder.tech/ames-national-laboratory-adds-high-temperature-refractory-metal-powder-atomiser/?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=ames-national-laboratory-adds-high-temperature-refractory-metal-powder-atomiser