在材料科学与工程领域，高性能金属粉末是增材制造、粉末冶金等一切先进工艺的“源头”。然而，科研人员在探索新型合金时长期面临一个棘手的矛盾：工业化雾化制粉设备（单炉产量百公斤级）成本高昂、材料浪费大，不适合公斤级以下的探索性实验；实验室自用的非标设备工艺稳定性差，粉末球形度低、氧含量高，导致后续实验结果失真。传统真空气雾化技术更是以“设备贵、运行成本高、占地面积大”三大痛点，让高校实验室和中小型研发机构望而却步。
上海研倍新材料科技有限公司（以下简称“研倍新材”）近日发布的YB-VIGAmini微型循环氩气金属气雾化制粉设备，提供了一条打破僵局的技术路径。
气雾化制粉的核心机制是将金属原料在真空感应熔炼炉中加热至熔融状态，通过导流系统将熔体注入高速气流场，利用气体动能将熔融金属流破碎成微米级液滴，液滴在飞行中迅速冷却并凝固，形成球形粉末。传统主流设备将雾化气压提升至3~6 MPa，设备动辄三层楼高，依赖液氩储罐，单次制粉耗气量巨大。
研倍新材的研发团队选择了一条逆向路径：不盲目增压，而是精准降低金属液流量。通过大量实验与数据验证，团队将气雾化所需压力压缩至0.5 MPa以下，仅为传统设备的十分之一甚至更低。金属液流量从每秒数百克降至每秒几克到十几克。
这一逆向思维直接催生了YB-VIGAmini的全新架构——设备总高度仅2.5米，占地5×5米（含安全预留），雾化室直径300毫米，整机重量不足1吨，普通多层厂房即可轻松容纳。铝合金单次熔炼容量为1 kg，紫铜容量支持13公斤可选，兼顾了小批量研发效率与材料多样性需求。加热系统最大功率70 kW，常规运行功率控制在3040 kW，配套约200 L循环水箱，满足单炉次冷却需求。
降低压力并不等于牺牲粉末性能。YB-VIGAmini通过四项关键技术，在低压条件下实现了高效的雾化效果：
紧耦合气雾化技术：大幅缩短金属液与雾化涡旋的距离，在导液管端部直接完成雾化，避免传统设备为防止大流量金属液触碰喷嘴而加长距离所导致的气耗浪费。
大角度气雾化喷嘴设计：采用大于45度的喷嘴夹角（传统多采用45度及以下），增大气流对流分量，以更小的压力和气体消耗获得理想的雾化流场。
变频气体机械增压技术：配合两级涡轮增压装置，实现仓内氩气循环使用。每炉氩气消耗不超过1立方米，仅需40升气瓶即可满足多次实验，彻底告别液氩储罐。据设备说明书显示，每炉次氩气消耗量不超过1立方米，折合成本仅约3元人民币，单炉次用气成本从动辄数百甚至上千元大幅降低，使反复优化工艺参数成为可能。
级联气体增压技术：进一步优化气流稳定性，确保低压条件下依然能够形成均匀的雾化颗粒。
根据设备技术指标，YB-VIGAmini可制备锡合金、锌合金、铝合金、铜合金、银合金等材料。一般气雾化粒度达到-50微米粉末占比超过30%，极限条件下制备锡粉时，-30微米粉末占比可超过60%，完全满足3D打印及粉末冶金的技术要求。用户反馈显示，所制备的铝合金、锡合金、锌合金、铜合金等粉末粒度分布均匀，球形度良好，部分高校已利用该设备在难熔高熵合金、金属基复合材料等领域取得初步研究成果。
设备采用高纯石墨坩埚，最高加热温度1300℃，坩埚容量1~3公斤（依金属种类可选），加热功率最大50 kW（三相），一般运行功率不超过40 kW。感应加热方式配合可移动摄像头与测温系统，便于观察和记录熔炼过程。
标准操作流程方面，从清洗设备、安装坩埚与喷嘴，到抽真空、加热、雾化制粉、冷却至最终开炉收集粉末，全流程可在2小时内完成：抽真空约30分钟，加热材料约15分钟，核心雾化过程仅需3分钟，冷却阶段30至60分钟。这种“上午装料，下午出粉”的节奏极大提升了研发迭代效率。
低压设计不仅降低了能耗，更从根本上提升了设备的安全性。传统高压设备需要大量耐高压阀门、管道及复杂的安全联锁装置，而YB-VIGAmini内部气体压力极低，即使发生坩埚破损或金属液泄漏，也不会对人员造成威胁。设备采用微正压操作，仓内氧含量可控（可加装净化组件降至10 ppm以下），从顶层设计上简化了质量控制与安全生产难度。
经济性方面，由于采用循环氩气与机械增压，每公斤粉末的能耗和气耗仅为大型设备的零头。模块化设计允许用户根据需求快速更换坩埚、喷嘴或加装气体净化组件。对于希望提高产量的客户，研倍新材还提出了“中间坩埚”升级方案——将现有坩埚作为二级雾化单元，外接更大容量的熔炼系统，理论上可实现每小时约30公斤（以锡合金计）的连续制粉。
YB-VIGAmini的问世验证了“低压、小流量、循环气路”这一技术路线的可行性，展示了中国团队在气雾化基础理论研究与工程实践中的原创能力。目前，该设备已成功应用于北京理工大学、北京航空航天大学、西北工业大学、上海交通大学等高校和研发机构。
设备出厂前需在卖方指定地点完成验收，验收合格后拆分为模块化部件进行防潮、防震包装。卖方指派专业人员指导现场安装调试，并连续完成2批次物料雾化试验，性能达标后签署《设备验收确认书》。培训环节包括不少于2小时的操作培训、1小时维保培训和1小时安全培训，确保用户能够独立、安全地运行设备。
未来，研倍新材计划沿着“微型化、智能化、矩阵化”的方向迭代设备，通过智能自动化实现多台设备并联生产，为新材料研发与小批量特种粉末制造提供更灵活、更低门槛的工具。
