高氮鋼因其優(yōu)異的力學(xué)性能、耐磨性、耐腐蝕性能而備受關(guān)注。由于引入元素氮，它與鋼種的其他元素（Mn、Cr、V、Nb、Ti等）交互作用，而賦予該鋼種許多優(yōu)異的性能。近年來(lái)高氮鋼被應用到增材制造技術(shù)領(lǐng)域及粉末冶金領(lǐng)域，用于制備高性能大尺寸復雜結構零件。提供高品質(zhì)高氮鋼球形粉末是保證增材制造、粉末冶金制備高氮鋼零件性能的重要前提。

等離子旋轉電極霧化制粉技術(shù)是工業(yè)領(lǐng)域制備高品質(zhì)金屬粉末的方法，是制備高品質(zhì)鋼粉的理想技術(shù)。旋轉電極在制備高氮鋼粉末的過(guò)程中，因顆粒度大小不同，相應的冷卻速率也存在區別，細粒徑粉末制粉過(guò)程中比粗粒徑粉末冷速更快，制粉過(guò)程中粉末中的氮元素析出更少，存留在粉末中的氮含量更高；粗粒徑粉末的氮含量較低。因此，制備出的粉末存在粗粉氮含量低、細粉氮含量高的問(wèn)題。

現有技術(shù)中未提及等離子旋轉電極霧化制粉過(guò)程中的粗細粉末氮元素含量不一致問(wèn)題，所制得的粉末不能完全滿(mǎn)足各粒度段對成分的要求，這大大增加了粉末的生產(chǎn)成本。

因此，有必要改善上述相關(guān)技術(shù)方案中存在的一個(gè)或者多個(gè)問(wèn)題。

圖1制備高氮鋼粉末裝置的結構示意圖

100、霧化室；101、電極棒料；102、等離子槍?zhuān)?00、粉末分離裝置；300、后處理裝置；301、等離子體熱源。

一種制備高氮鋼粉末的裝置，包括霧化室100、氮氣吹送裝置（圖中未示出）、粉末分離裝置200以及后處理裝置300。

具體地，所述氮氣吹送裝置設置在所述霧化室100內，且利用所述氮氣吹送裝置吹送的氮氣作用于電極棒料101的外沿區域。所述氮氣吹送裝置可以設置在等離子槍102上，也可以設置在霧化室100內壁上，但也不限于此。其中，可選地，所述氮氣吹送裝置的氮氣出口直徑為1～5mm，例如2mm、3mm、4mm等，但也不限于此；吹送所述氮氣的流量為0～40L/min，例如15L/min、20L/min、25L/min、30L/min等，但也不限于此?？蛇x地，在一個(gè)實(shí)施例中，所述電極棒料101的外沿區域是指距離所述電極棒料101中心1/2半徑處至電極棒料101的邊沿所形成的區域，或者是距離所述電極棒料101中心2/3半徑處至電極棒料101的邊沿所形成的區域。

所述粉末分離裝置200用于將不同粒徑范圍內的粉末進(jìn)行分離，例如將大于等于53微米的粉末分離出來(lái)作為粗粉，例如可以是旋風(fēng)分離器、篩網(wǎng)等。

所述后處理裝置300內設有等離子體熱源301，且所述后處理裝置300內充有氮氣，經(jīng)所述粉末分離裝置200分離出來(lái)的粗粉進(jìn)入所述后處理裝置300內。利用所述等離子體熱源301和所述氮氣對所述粗粉進(jìn)行重熔增氮處理，其中，所述粗粉可以是指粒徑大于50微米的粉末。

本實(shí)施例中，利用氮氣對電極棒料101的外沿區域進(jìn)行作用，使氮氣與電極棒料101外沿的熔池進(jìn)行反應，熔池吸氮過(guò)程降低了熔池外沿待破碎液膜區域的表面張力，使粉末粒度更??；同時(shí)電極棒料101中心區域的液膜移動(dòng)到電極棒料101外沿時(shí)，由于氮氣作用于外沿區域，會(huì )繼續對該液膜進(jìn)行擾動(dòng)，降低了液膜的表面張力，進(jìn)而得到粒徑更小的粉末；由于制得的粉末粒徑更小，粉末冷卻速度較快，氮元素析出更少，存留在細粉中的氮含量更高，從而得到氮含量更高的高氮鋼粉末，最終達到制備細粒徑高氮含量的高氮鋼粉末。

可選地，在一些實(shí)施例中，所述等離子體熱源301的功率為0～200kW，例如50kW、100kW、150kW等；所述粗粉進(jìn)入所述后處理裝置300的速率為0～500g/min，例如100g/min、200g/min、300g/min等。

可選地，在一些實(shí)施例中，所述后處理裝置300內的壓力為5×10-3Pa～10MPa；其中，氮氣分壓為0～9MPa，例如可以是2MPa、4MPa、7MPa等。

可選地，在一些實(shí)施例中，所述電極棒料101為鋼棒料。例如，Cr18Mn18奧氏體不銹鋼棒料、S42025（X40CrMoVN16-2）馬氏體不銹鋼棒料等。所述電極棒料101可以是氮含量較低的棒料，氮含量為0.05%～0.25%。

一種制備高氮鋼粉末的方法，利用以上實(shí)施例中的制備高氮鋼粉末的裝置進(jìn)行高氮鋼粉末制備，請參考圖2，所述方法包括以下步驟：

S101，對霧化室100、粉末分離裝置200和后處理裝置300進(jìn)行抽真空，然后通入惰性氣體；

S102，開(kāi)啟氮氣吹送裝置，且所述氮氣吹送裝置吹送的氮氣作用于電極棒料101的外沿區域；

S103，旋轉電極棒料101，利用等離子槍101對電極棒料101進(jìn)行熔化制粉；

S104，利用粉末分離裝置200對制得的粉末進(jìn)行分離，分離得到的粗粉進(jìn)入后處理裝置300；

S105，利用等離子體熱源301和氮氣對進(jìn)入后處理裝置300的粗粉進(jìn)行重熔增氮處理，得到目標氮含量的高氮鋼粉末。

本實(shí)施例中，利用氮氣對電極棒料101的外沿區域進(jìn)行作用，使氮氣與電極棒料101外沿的熔池進(jìn)行反應，熔池吸氮過(guò)程降低了熔池外沿待破碎液膜區域的表面張力，使粉末粒度更??；同時(shí)電極棒料101中心區域的液膜移動(dòng)到電極棒料101外沿時(shí)，由于氮氣作用于外沿區域，會(huì )繼續對該液膜進(jìn)行擾動(dòng)，降低了液膜的表面張力，進(jìn)而得到粒徑更小的粉末；由于制得的粉末粒徑更小，粉末冷卻速度較快，氮元素析出更少，存留在細粉中的氮含量更高，從而得到氮含量更高的高氮鋼粉末，最終達到制備細粒徑高氮含量的高氮鋼粉末。