江苏
图1 钛粉粒径可覆盖7~150μm
前几期我们拆解了HDH钛粉的形貌特征。这一期，我们把目光转向另一个决定粉末命运的参数——粒度。
图2 不同粒径钛粉用途
HDH工艺最突出的优势之一，就是粒度范围的宽适应性。通过HDH与机械研磨组合，钛粉粒径可覆盖7~150μm，如图1所示，能够满足从粉末冶金到金属注射成形的多种技术需求，如图2所示。工业产品通常细分为：10-25μm（增材制造、压制烧结）、25-45μm（压制烧结、热喷涂）、45-106μm（热喷涂、焊接）。这种“粒度超市”式的产品谱系，让HDH钛粉在不同应用场景中都能找到合适的“档位”。
粒度的选择直接决定烧结行为。研究表明，HDH钛粉颗粒尺寸越小，越有利于烧结，烧结密度越大，孔隙球形且分布均匀；而颗粒尺寸增大后，烧结试样中孔隙尺寸增大、连通孔隙增多，对烧结工艺的要求更高。小颗粒的高比表面积提供了更大的烧结驱动力，加速致密化进程。
但细粉有一个绕不开的代价——增氧。颗粒越细，比表面积越大，表面活性越高，暴露于空气中越容易被氧化。以球磨时间为例，TiH₂粉末的比表面积从1小时的0.71 m²/g急剧增加至11小时的5.17 m²/g。而氧含量的变化更为直观：从原料的0.04%→氢化后0.39%→球磨5h后0.57%→NaCl包覆后0.70%→脱氢淋洗后0.89%。全程增氧约0.85%，其中球磨和脱氢淋洗环节的增氧最为显著。
如何在细化粒度的同时抑制颗粒长大？NaCl包覆/HDH联合法提供了一个巧妙的解决方案。海绵钛在700°C、2h渗氢后球磨5h，粉末中位径可降至2.61μm。随后以NaCl为阻止剂对氢化粉末进行包覆，经630°C、2h脱氢并脱除阻止剂后，制得的超细钛粉中位径为6.16μm。NaCl在颗粒表面形成5~10nm厚的隔离层，阻碍了脱氢加热过程中Ti颗粒表面的原子扩散，有效抑制了粉末颗粒的长大。虽然包覆环节带来了微量增氧（约0.13%），但总体增氧量控制得当，可制备出较高纯度的超细钛粉。
如果说NaCl包覆解决了“能不能细”的问题，闭环气流磨的分级轮则解决了“想多细就多细”的问题。分级轮频率是调控粒度的核心参数——随着分级轮频率增大，粉碎后氢化钛粉的粒度逐渐减小，如图3所示。研究显示，氢化钛经闭环气流磨后D50可达5.94μm；不同粒径（250、150、75、48μm）的氢化钛粉在分级轮频率200Hz下，粒度D50均可达到10μm以内。分级轮转速就像是粒度调控的“旋钮”，调节频率即可精准控制出粉粒度，满足不同应用场景的需求。
图3 气流磨分级轮示意图
从微米到亚微米，HDH钛粉的粒度革命正在打破传统粉末冶金的边界。下一期，我们将聚焦HDH钛粉的氧含量问题——这个“阿喀琉斯之踵”到底有多致命？又该如何攻克？
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