面对绿色低碳发展与能源结构调整这一世界性挑战，通信网络和电子电气等领域对大电流功率电感器的要求逐步的提升。非晶合金软磁材料是当前迫切地需要的先进电感器磁粉芯原料，其具备优异的高频导磁性、耐热性和耐蚀性等优点而优于其他软磁材料。然而，作为一种原子短程有序而长程无序的亚稳态材料，非晶合金粉末的制备仍是一种难度较大的前沿技术。液态合金雾化法凭借粉末稳定性很高、冷却速度快及可大规模生产等优势，已成为当前制备非晶合金粉末的主要工艺。在分析非晶材料特性及其形成机理的基础上，系统阐述了气雾化和水雾化制备非晶合金粉末的原理及国内外发展状况，概述了雾化过程中熔体破碎和凝固机理的现有认识。通过系统分析雾化制备的研究现状及亟待解决的问题，以期为中国开发非晶粉末雾化和冷却工艺高效制备非晶粉末提供一定的启发和技术思路。

  软磁材料具备低矫顽力和高磁导率，在电子电气行业具有广泛的应用，其不仅可用来制造具有储存与转换能量功能的高效电感器与变压器，还可用来生产具备处理、传递信息功能的高性能滤波器和开关电源等。近年来，丰富的集成电路电子科技类产品需求促进了多相型电源电路技术的发展，而轻便化和小型化的发展的新趋势制约了电源中电感器数量的增加，因而对软磁材料的高饱和磁化强度(BS)、高磁导率(μ)、高居里温度(Tc)和低矫顽力(Hc)等性能提出了更加高的要求。软磁材料有晶态和非晶态之分，其中，性能优越的非晶态合金软磁材料是当前的重要研究方向。

  非晶合金又称为金属玻璃，是指过冷金属液体在快速冷却过程中原子扩散不充分导致内部液体结构得以固化保存而形成的一种性质和结构介于液体与固体之间的独特材料。自19世纪60年代Duwez P教授成功制备铁基非晶合金以来，非晶合金凭借其高BS、低Hc、高μ且稳定性高等优良特性开始成为软磁材料的研究热点，并有望代替传统的铁氧体软磁材料。众多学者在发展铁基非晶合金体系的同时，不断将其用在所有软磁产品的开发。除优良的软磁特性外，非晶合金还具备强耐腐蚀性、高屈服强度、高弹性应变和低热膨胀等特性，应用领域十分宽阔。目前，对非晶合金结构与性能的研究逐步深入，发现非晶材料还具有优良的润滑性能、燃烧性能、储能特性及生物亲和性等，在汽车制动、国防、医疗、化工和环保等领域都具有广泛的应用前景。

  近10多年来，中国在粉末产品研究开发与生产方面已取得巨大发展。其中，自北京科技大学协同青岛云路新能源科技有限公司成功开发小辊径甩带连铸法批量生产精密宽带非晶以来，中国宽带非晶产品不仅可满足内需，还开始主导较大份额的国际市场。然而，微细粉末等高端非晶粉末产品至今仍然依赖进口。自20世纪80年代开始，国际上金属粉末生产的基本工艺得到加快速度进行发展，高性能非晶金属粉末为新一代一体成型电感的制造提供了高性能原料，有力地推动了新兴电子产业的发展。目前，世界非晶粉末总产量80%以上通过雾化法生产，雾化法与其他粉末制备技术相比，具有生产所带来的成本低、规模大、污染小、粉末细小、粒度分布集中和可批量生产等特点。本文首先介绍非晶材料的基本特性与形成因素，然后分别介绍气雾化与水雾化制备微细非晶粉末的雾化原理及发展历史，重点论述雾化生产中非晶合金的粉末化破碎与冷却机理，并在此基础上探讨、总结铁基非晶粉末雾化领域的研究现状及发展方向。

  图1所示为晶体态和非晶体态下Al2O3原子结构示意图，相对于长程有序的晶体，把内部结构表现为短程有序而长程无序的材料称为非晶材料。

  图2所示为高温熔体冷却凝固的2种方式。由图2可知，通常情况下液态金属冷却温度至凝固点时就会发生形核、长大从而形成晶体结构；但当冷却速率超过一定值时，液体没有充分时间发生形核长大，将会保持液态结构而不发生结晶，最终转变为玻璃态非晶体。因此，足够高的冷却速率是液态成形制备非晶材料的前提条件。

  20世纪60年代，Duwez P教授在不同结构异价元素固溶体合金熔体快淬试验中发现了Au-Si非晶体，并证实这种非晶体是在快冷条件下由液态直接凝固形成，从而使非晶合金引起了广泛重视。1967年，Duwez P团队首次成功制备性能优良的软磁Fe-P-C合金。经过数十年发展，目前已开发出铁基、钼基、镍基和钴基等多种非晶合金系。同时，这些非晶合金系凭借优良的软磁性能得到日益广泛的应用。

  (1)晶态软磁材料的软磁性能受到各向异性影响而不利于高频应用，但非晶体中原子排列长程无序，不存在宏观上的各向异性，组织分布均匀，软磁性能更好。如图3所示，与铁氧体和硅钢等传统软磁材料相比，非晶合金有充足的高饱和磁化强度且矫顽力更低。

  (2)非晶合金电阻率远高于传统晶体材料，因此非晶合金在高频应用环境下涡流损耗很小。

  (3)非晶合金中不仅有已知强度最高的金属材料(如，Co基非晶合金强度高达6 GPa)，而且也有强度很低的金属材料(Sr基非晶合金强度低于300 MPa)。此外，由于非晶体没有晶粒与晶界等结构，非晶态合金耐蚀性也优于传统晶体软磁材料(非晶态Fe68Cr5Mo4 Nb4B16腐蚀电流仅为晶态下的百分之一)。

  可见，相对于传统晶态材料，非晶合金在软磁领域具有独特的优良性能。下面将从热力学与动力学两方面来介绍非晶合金形成因素。

  由晶体学理论可知，假设稳态形核，液态金属凝固过程的形核率I如式（1）所示。

  式中：A为常数；Deff为有效扩散率；ΔG*为形核所需自由能；κ为玻耳兹曼常量；T为温度。

  式中：σ0为界面能；ΔGl→s为结晶驱动力，即过冷液体与固相之间自由能差。

  式中：ΔHf、ΔSf分别为某一温度下的熔化焓与熔化熵；Tf近似为熔点；Δcl→sp(T)为过冷液体与固相间的定压比热容之差。

  根据热力学理论可知，ΔGl→s越小，形核自由能越高，则其合金非晶形成能力(glass forming ability，GFA)也越强。故随着非晶合金中元素种类的增加，体系组元增加，有利于提高合金GFA。SHEN Jun等计算出不含Co与含7%Co时Fe-Co系合金的理论ΔGl→s分别为2.0 kJ/mol与1.6 kJ/mol，证明通过适当添加合金元素能大大的提升合金GFA、促进非晶化转变。

  根据动力学分析结果，黏度是影响晶化过程的重要动力学因素。黏度增加，原子扩散阻力增加，晶化受到抑制，过冷液体得以长时间保存进而有利于非晶化过程。合金元素含量对熔体黏度的影响复杂，如图4所示，随着非晶合金系中Co质量分数的增加，合金黏度先增加后下降，当合金中Co质量分数增至7%时，黏度达到最大值，此时合金系GFA最强。

  评价非晶合金GFA强弱一方面能够从成分范围出发，能够形成非晶合金的成分区间愈宽则GFA越强；另一方面，可以从温度出发，其约化非晶化温度Trg(有Trg=Tg/Tm和Trg=Tg/TL 2种形式，Tg、Tm和TL分别为非晶化温度、熔点与液相线温度)越高，非晶合金GFA越强。目前针对合金的GFA已提出了多种判据，但大多还不够成熟，合金体系的GFA评价仍不同程度地依赖经验和试验。

  当前，制备非晶粉末常用方法有机械合金化和雾化法。机械合金化虽能生产部分难熔金属粉末，但其具体原理仍有待进一步研究。与之相比，液态合金雾化法则凭借其工艺简单、成本低和生产规模大等优点已成为当前非晶粉末生产的主要方法。雾化法根据所用雾化介质可分为气雾化与水雾化，下面将分别介绍2种雾化法的原理和技术发展状况。

  气雾化法即采用惰性气体介质对合金熔体进行雾化急冷以形成非晶粉末，原理如图5所示。在高压气体冲击作用下，熔体表面能增加，进而破碎产生细小液滴，并最终凝固为粉末。由于采用惰性气体，虽然粉末氧含量较低，但成本比较高且气体冷却能力有限，因此难以生产大量非晶态超细粉。

  气雾化根据雾化器喷嘴的不同，可分为自由式雾化与限制式紧耦合雾化，如图6所示。此外，根据熔炼方法，可分为坩埚雾化与无坩埚雾化；根据装置类型，可分为真空雾化与非真空雾化。这几种分类的主要特征为：(1)相对于限制式雾化，自由式雾化容易控制，雾化粉末形貌更加规则，成本较低，但粉末粒度较粗；(2)坩埚熔炼对原料要求较低，可提高生产效率、降低生产所带来的成本，但在高温熔炼环境下会不可避免地引入杂质等夹杂物；(3)真空雾化生产时间长、成本高，但可以生产活性大、化学性质不稳定的合金粉末，并提高粉末纯度。

  总结气雾化工艺发展历史见表1。自紧耦合气雾化技术问世以来，仍有许多新型气雾化工艺得到开发，但这些技术没办法同时满足大规模生产、超快冷及非晶粉末收得率高等要求，故紧耦合气雾化技术仍然是目前应用最广泛且研究最集中的气雾化技术。

  以水作为流体介质，合金熔体的水雾化同样适合生产非晶粉末，包含别的类型铁基粉末和铜基粉末。与气雾化法相比，其主要特征如下：

  (1)水雾化介质为水，成本明显降低，但粉末氧含量较高且表面易形成氧化物。

  (2)水冷却能力强于气体介质，故水雾化冷却速度更快，一般为104~105K/s，实际生产最快可达106 K/s以上。水雾化所得粉末粒度较细，但因液滴冷却时间比较短、球化不充分而导致球形度差于气雾化粉末。

  (3)水雾化适合于制备软磁粉末。周晚珠等对比了2种雾化工艺生产的铁基非晶合金粉末的软磁特性，虽然2种粉末饱和磁化强度相差不大，但水雾化与气雾化粉末的矫顽力分别为0.61 kA/m和1.39 kA/m，表明了水雾化生产软磁粉末的优越性，即水雾化工艺冷却速度更快，能轻松的获得性能更优秀的非晶粉末，且水雾化粉末比气雾化粉末更易于压制成型，产品性能更稳定。

  水雾化根据介质喷射类型，当前有锥形喷嘴和V型喷嘴之分，如图7所示。锥形喷嘴形成圆锥状水流很难保证喷射均匀性，金属熔体易喷溅造成喷嘴堵塞，但其所得粉末球形度更高；V型喷嘴有铅笔式与水帘式2种，可通过调整喷射角与保护气氛来保证喷射均匀并减少粉末氧含量。

  总结水雾化工艺发展历史见表2。随着增材制造技术的发展，水雾化凭借冷却能力强和生产所带来的成本低等独特优势获得了广泛应用，但粉末球形度差、成型能力不够与氧含量偏高等也是水雾化工艺亟待解决的问题。其中，采用气水进行混合雾化的旋转水雾化技术具有更快的冷却速率，粉末颗粒球形度也优于传统水雾化，有望推动非晶粉末雾化技术的逐步发展，但目前该技术工业应用与雾化机理研究较少。

  目前，虽然合金熔体的雾化非晶化工艺应用广泛，但其在实际工业生产里的雾化过程还存在控制难度大、介质消耗量大且粉末性能与几何形态(球形度)不稳定等问题。鉴于此，探究雾化工艺下非晶粉末形成机理对于制造稳定性很高的非晶粉末至关重要。

  虽然水雾化与气雾化介质不同，但雾化本质上是通过高动量流体的外力使熔体破碎为细小液滴，进而冷却凝固成形。因此，雾化过程均存在金属熔体不同程度的变形、破碎与聚合行为。Hinze J O认为，虽然雾化方法不一样，但熔体分裂方式按雾化介质能量由小到大顺序均可分为图8所示的滴状分裂、带状分裂与膜状分裂3种类型。

  水雾化工艺中，金属熔体在高压水流强烈冷却冲击下在雾化室破碎并直接冷却为金属粉末。据此，可将雾化室中的水雾化过程大致分为4个区域：稳定区、滞留区、雾化区及雾化完成区。熔体从导液管流入雾化室后，在一小段距离内只受到轻微扰动，近乎呈自由落体进入滞留区中并在流体压力场中开始上下起伏运动，此时熔体下落受到雾化水膜的阻碍。离开滞留区后，熔体受到高压水射流的撞击(射流与熔体垂直时)与剪切(射流与熔体夹角为锐角时)2种作用破碎而产生金属颗粒或小液滴。熔体进入雾化完成区后，金属液滴及粉末在高压射流作用下进一步发生粘合与分裂，最终全部凝固为粉末。

  Seki Y等研究了雾化参数对水雾化生产粉末粒径的影响，发现雾化水压增加，粉末粒径减小；抽吸压强负值增加，气体流入速率增加，粒径减小，粉末氧含量则随之增大。因此，抽吸压力负值更大的V型喷嘴雾化能力强于锥形喷嘴。Seki Y通过高速摄影发现，金属液流与水射流接触前先被流入气体破碎，这一过程与气雾化中的一次雾化类似。

  式中：X用于判断雾化介质能量的高低；Q为熔体体积流量；ω为雾化室旋转角速度；DA为雾化室直径；σ为熔体表面张力；μs为熔体动力黏度；ρ为熔体密度。

  当0X0.07时，雾化介质能量较小，发生液滴分裂；当0.07X1.13时，雾化介质能量适中，发生带状分裂；当X1.13时，雾化介质能量较高，发生膜状分裂。其中带状分裂模式产生粉末的性能和球形度更稳定，一方面，相对于液滴分裂，带状分裂介质水能量高，流速快，冷却效果好；另一方面，相比膜状分裂，液滴充分球化，粉末球形度较好。

  1978年，See J B等在前人研究基础上，首次将气雾化过程分为3个阶段：(1)一次雾化。金属熔体在气体直接冲击下破碎为带状液滴并进一步破碎。(2)二次雾化。一次雾化后的液滴在雾化介质作用下破碎为更加细小的液滴。(3)冷却凝固。液滴在介质冷却作用下，快速凝固为细小颗粒。

  图9所示为紧耦合气雾化速度分布和轴向速度分布。雾化气体离开喷管后迅速加速至超声速并在出口处产生激波结构。之后，气体通过激波组成的膨胀波扩展，动能不断降低并形成稳定的流场，雾化流场可分为超声速流场与亚声速流场。其中，在喷嘴下方存在一个回流区，其锥顶附近存在一个点称为驻点，此处气体速度为0而压力最大。气体速度在回流区内先增加后减小，离开回流区后气体迅速加速并在激波作用下重复周期性膨胀与压缩，速度也因此反复波动。雾化气体到达驻点附近时将进入回流区并以亚声速向上运动，当气体接触导液管后运动方向将再次改变为径向向外，气体径向扩展接触边界后开始向下运动。虽然回流区内大部分气流无法加速进入超声速区，但是超声速区内的气流由于能量损失会通过边界进入亚声速回流区，再加上部分驻点前端离开回流区的气流，整个流场近似保持动态平衡状态。一般认为，一次雾化发生在喷嘴出口回流区内，而二次雾化发生在回流区下游位置。

  (1)熔体一次雾化破碎机理。Lord Rayleigh认为气雾化过程中熔体与周围高速气流产生相互作用，此时熔体受到多种力的共同作用(图10)。FD、FS、Fg、Ff和FP分别为气体阻力、表面张力、重力、浮力以及压力。在图10(a)中，FD+FP+FgFf是熔体正常通过导液管下流的前提。在图10(b)中，当FDIx+FSxF－Sx时，液膜才能形成并沿径向延伸；当满足F－DIIx+F－SxFSx和F－DIIy+F－Sy+FgFSy时，破碎发生并形成小液滴。

  如图11所示，Clark C J等通过雾化模拟试验，发现金属熔体首先形成不稳定的液膜，随着液膜向下运动，合力在液膜表面产生的扰动波振幅增加；当振幅增加至临界值时，液膜在剪切作用下破碎为条带状并在气体介质作用下进一步破碎为细小液滴。

  20世纪70年代，Bradley D建立了一次雾化与二次雾化过程的相关模型，见式(5)~式(7)。但由于该模型简化较多，与实际雾化结果相差较大。

  式中：λmax为一次雾化过程液体表面气体扰动的最长；Kmax为波动参数；Dl为带状液滴直径；d为二次雾化产生液滴直径；ε为介于0和1之间的参数。

  Debayan Dasgupta等将一次雾化中液膜生长模型分为线性模型以及非线所示，当熔体表面扰动非常小时，线性模型可以预测一次雾化的发生以及液膜生长速率；当熔体表面扰动较大时，非线性模型精度更高并可以计算出带状液滴长度与一次雾化后液滴平均直径。

  Taisuke Nambu等通过数值模拟对横向射流一次雾化过程进行了研究，首先对比了不同网格数量的模拟结果，发现网格精细度虽然在个别情况下会对结果产生极大影响，但对定性分析没有影响。之后，模拟了不同物性参数情况下的雾化过程，发现随着We数的增加，熔体破碎由KH不稳定性主导转变为RT不稳定性主导，一次雾化过程产生的带状液滴尺寸也随之减小。Lee T W等依据雾化过程中的质量守恒与能量守恒推导出多种雾化条件下的二元公式，并据此设计了一种计算资源耗费少且网格精度要求不太高的一次雾化计算方案：首先根据VOF(volume of fluid)模型计算出雾化开始前液体体积分数及速度，之后将初始液相速度输入二元公式中求得初始液滴尺寸，最后将初始液滴尺寸与速度输入离散相模型就可以完成求解。

  周珊等通过Fluent数值模拟研究了工艺参数对雾化过程的影响，发现随着雾化压力的增加，气体质量流率与回流区长度增加，雾化效率也因此增加；导液管孔径改变雾化效果主要是通过改变金属液流率，对流场结构基本没影响。朱玲玲等通过VOF两相流模型与k-ε Realizble湍流方程模拟了一次雾化过程，发现金属液质量流速增加，破碎模式由液膜破碎转变为“微型喷泉”破碎，如图13所示。王书桓等模拟了旋转流场条件下的一次雾化过程，指出气体质量流速增加后，熔体破碎模式由“喷泉”破碎转变为液膜破碎，同时发现液滴尺寸与液膜厚度有关且随着气液相对速度增加而减小。

  (2)熔体二次雾化破碎机理。如图14所示，WANG P等指出二次雾化分为液滴的会聚与发散2个过程：一次雾化形成的液滴首先可能会发生彼此结合、会聚，之后在气流阻力作用下，液滴流动方向逐渐与气体射流平行，最终液滴群被分散到气体射流边界。

  目前表征二次雾化最重要的准数为Weber C于1931年提出的We数，表达式见(8)。

  如图15所示，随着We数增加，熔体将会依次呈现袋式破碎、多模式破碎及延展式破碎。We数代表惯性力与表面张力之比，其数值越大则破碎倾向越强。若想保证雾化过程顺顺利利地进行，一般须满足We大于10.7。

  O′Rourke P J等将二次雾化过程液滴表面振动与扭曲类比为Taylor的弹簧-质量系统，提出了TAB模型，据此二次雾化后颗粒直径如式(9)所示。

  式中：dchild为子液滴直径；d0为液滴原始直径；t为时间；dmax为液滴破碎临界值；K为畸变和振荡的总能量与10/3阶基模能量之比；ρp为液滴密度。

  Park J C等基于Rayleigh-Taylor不稳定性以及KH波原理，通过研究液滴表面波生长率进而得到式(10)。

  Reitz R D通过考虑KH、RT不稳定性，提出了由控制一次雾化的KH模型与控制二次雾化的RT模型组成的KH-RT模型。KH模型表达式同式(10)，RT模型表达式则如式(11)。

  式中：C4为模型参数；gt为液滴运动方向加速度；ρl、ρg分别为液体与气体密度。

  由于两个破碎过程涉及物理状态不同，难以在同一模型中同时精确分析2个过程，目前常通过不同的简化手段来分析二次雾化。Igra D等使用VOF模型模拟了不同We数情况下的破碎模式，观察到了爆炸式破碎与袋式破碎。Aalburg C等通过数值模拟计算了高气液密度比情况下的二次雾化过程，尽管网格数量较少，但成功模拟了实际流场特性中液滴的变形过程。Khosla S等使用VOF模型模拟了三维、简化三维及二维轴对称等不同简化情况下的二次破碎过程，其网格足够精细，与试验结果吻合较好。此外，Khosla S经过比较模拟结果发现二维轴对称模型可以定性分析破碎机制，但可能只有三维模型情况才能精确求解液滴尺寸。Khosla S的结果有力证明了VOF模型求解二次破碎结果的精确性。

  DU Kai-ping等将二次雾化初始液滴尺寸设定为导液管直径的25%，计算得到二次雾化的温度、压力、速度与颗粒粒径分布情况。其获得的颗粒中值直径与工业试验数据相差很小，但由于忽略了液滴尺寸分布范围，模拟得到的颗粒直径标准差远小于实际数据。之后，他们通过输入不同的初始直径发现随着一次雾化后液滴直径的减小，破碎后期液滴温降速度与颗粒速度增速变快。郭快快等通过将一次雾化计算结果作为二次雾化输入项，研究了雾化夹角和雾化气压对雾化过程的影响，指出随着雾化夹角的减小及雾化气压的增加，粉末粒径减小，这一模拟结果与试验结果吻合较好。Thompson J S等基于实际工业生产数据，采用不一样破碎模型研究工艺参数的影响，验证了KH-RT模型的精确性。除此之外，发现雾化压力增加，气体射流超声速区扩大，粉末粒径随之减小；导液管伸出长度变小，有利于促进熔体径向延伸，提高雾化效率，减小粉末粒径，但却不利于雾化过程的稳定进行；表面张力增加，雾化效率下降，颗粒粒径增加。WANG P等采用离散相模型与TAB模型模拟并结合试验研究了雾化气体温度的影响，发现气体温度增加，一方面会导致气液质量流率比值降低，雾化效果下降；另一方面，气液相对速度增加，雾化效率增加，但相对速度增加对雾化的影响更强，故粉末粒径随气体温度增加而减小。

  一般而言，熔体雾化过程中液滴在流体介质冲击作用下发生破碎，其直径减小的同时液滴也在不断冷却，表面张力则随温度降低而增大。故根据式(8)，在雾化过程中熔体液滴的We数不断减小，当液滴温度或直径减小至一定值后，We数低于二次雾化发生的临界We值，液滴不会继续破碎而是直接凝固为粉末。

  金属液滴在雾化过程中的传热主要以对流传热为主，其冷却过程大致经历3个阶段：液相冷却、形核与再辉(晶化时)、凝固与固相冷却。

  液相冷却即熔体冷却至熔点温度(相变前)的过程。Nichiporenko O S等通过研究熔体冷却过程，得到了熔体冷却至熔点所需时间

  式中：cp为比热容；hc为传热系数；Tl、Tgas与Tm分别为熔体温度、气体温度与熔点。

  取决于实际冷却速率，熔体雾化后有几率发生晶化，也可能是所需要的非晶化转变，从而存在2种冷却模式，如图16所示。

  对于冷却模式I，晶化转变方式下金属熔体过冷至熔点以下，当温度达到结晶化温度Tx时，形核开始，并释放凝固潜热。若潜热释放大于传热，则发生温升再辉现象。温度上升至最高再辉温度Tr后，再辉结束，其温度继续降低。其中，Tr可通过式(13) 计算。

  对于非晶化的冷却模式II，熔体则通过快冷直接冷却至非晶转变温度Tg以下直接固化，不发生形核。

  熔体若发生晶化，再辉结束后温度继续降低，晶体形核长大，直至完成凝固。See J B等通过计算凝固潜热释放所需时间，得到金属熔体凝固所需总时间

  Nichiporenko O S等对凝固形核过程进行了研究，并计算出液滴所需球化时间

  tsol与tsph是决定雾化粉末形貌的2个重要参数，若tsoltsph，则粉末充分球化，雾化粉末为光滑的球形；若tsoltsph，则粉末球化不充分，雾化粉末形貌不规整、球形度差。

  基于上述研究，库恩 H A等通过理论分析及试验，总结了粉末颗粒形状表征计算公式，如式(16)所示。

  式中：L为所得粉末颗粒有效长度；L0与D0分别为颗粒最初有效长度与直径；m为粉末颗粒质量。

  如图17所示，WANG P等研究了真空感应熔炼气雾化过程中粉末常见形状成因，总结如下：(1)雾化阶段球形液滴直接凝固或具有一定过热度的液滴发生进一步破碎进而形成球形液滴；(2)液膜与已凝固颗粒发生碰撞黏结即形成表面撕裂状液滴；(3)过热度较低的液滴之间彼此黏结时形成不完全融合状液滴；(4)小液滴与大尺寸液滴或粉末碰撞时形成卫星粉。因此，通过合理调节雾化参数来控制雾化气体射流，减少液滴与粉末间的黏结与碰撞，可以有实际效果的减少异形粉末的产生，提高粉末球形度。

  简要概述非晶合金材料发展历史基础上，重点回顾并分析了非晶粉末气雾化与水雾化制备的发展状况，并总结了国内外有关雾化法制造非晶粉末的研究成果。针对非晶合金粉末雾化技术，目前相关研究与工业应用中所存在的部分问题总结如下：

  (1)针对非晶合金结构与特性，如剪切带变形机制、疲劳机制、燃烧性能及润滑摩擦特性等，现已取得一定成果，但非晶粉末制备工艺的研发则相对滞后。液态熔体雾化成形法中，气雾化冷却能力较弱，非晶粉末收得率不高；水雾化虽冷却速度快，但粉末球形度低且成型能力差。目前，可同时满足大规模生产、高冷却速率及粉末成形性优良等要求的雾化工艺仍亟待研发。

  (2)现存技术条件下难以在线实时观察雾化过程中高温熔体在高速雾化介质冲击下的变动情况，而常规的数值模拟方法也无法准确模拟真实的情况。目前针对雾化过程的模拟研究大多通过粗略地关联操作参数和颗粒尺寸，并将雾化过程划分成不同阶段来进行计算，而对雾化环节之间影响规律的研究较少。

  (3)尽管气雾化制备手段已较为成熟，但雾化过程中熔体变形具体细节及性质变化、熔体凝固方式对雾化破碎机制的影响及相关工艺参数和设备结构对雾化过程的影响有待详细研究。

  (4)喷嘴结构的设计是雾化工艺研究的重要内容。喷嘴结构对雾化机理、雾化粉末粒径及球形度均有重要影响，但其所涉及的详细雾化机理和具体流场特征尚未彻底明晰，通过优化、设计喷嘴结构来改善雾化非晶粉末性能耗费成本高且时间长，有关雾化喷嘴结构的研究匮乏。

  非晶软磁粉末作为用途广泛、性能优良的软磁材料，其发展受到国家的格外的重视。针对目前各领域对高性能非晶粉末的需求及现存生产问题，一方面，应该结合非晶形成热力学与动力学机理，设计具有高GFA、强稳定性、软磁性能优良且成本低廉的新型非晶合金系，攻克非晶合金的生产难题；另一方面，应该积极开展新型的雾化工艺及设备研究，例如具备水雾化高效冷却的同时还兼备气雾化下的球型度等先进复合雾化技术。利用复杂的流动、传热、凝固、多相流和离散相耦合数值模型揭示其雾化和凝固机制，实现低成本高性能雾化制备，尤其要并深入认识喷嘴和导液管结构和相关气、水参数对非晶粉末性能的影响。

  综上，优质非晶粉末的高效雾化制备工艺将是未来的主要发展趋势，当前在理论研究、模型与装备开发以及粉体颗粒的精细表征等方面，仍有大量工作亟待开展。