具有优异性能的金属及合金粉体是粉末冶金的基础,其应用领域随着粉末冶金、热喷涂、增材技术（3D打印技术）的发展而日益广泛。目前雾化粉体的研究主要集中在如何获得粒径分布范围窄、尺寸可控的金属粉体,而金属粉体凝固过程及其形成机制有待深入研究。本文对气雾化方法制备Fe-6.5Si单相合金粉体的凝固过程以及凝固组织的形成进行了详细的研究,探讨了单相合金雾化液滴凝固组织形成过程,为探索高性能粉体的制备提供理论基础。首先对气雾化Fe-6.5Si合金液滴的传热和凝固过程进行了理论分析,结果表明,粒径为20、30、50、80、120μm雾化液滴形核过冷度分别达到302、291、255、160、39K;形核开始后,过冷液滴内晶核迅速生长,释放出潜热使液滴温度回升（即再辉）。20、30μm液滴,再辉最高温度达到1678和1690K,低于合金液相线温度（约1700K）;50、80和120μm液滴再辉最高温度达到液相线温度。此外,液滴尺寸越小,形核过冷度越大,再辉速率越高,粒径为50和120μm液滴的再辉升温速率分别达到6 110 Ks-、5 110 Ks-数量级。对气雾化制备的Fe-6.5Si单相合金粉体进行了表征。液滴凝固组织的演化规律为:液滴尺寸在20μm以上时,粉体组织呈现出树枝状、等轴状、海藻状等多种形态,二次枝晶间距与粒径的关系满足0.482l=0.31×D。当液滴粒径大于80μm,枝晶熔断时间（）buDtDT小于凝固时间（）plDtDT,枝晶易发生熔断行为;液滴尺寸减小到20μm以下,组织形貌转变为胞状晶;当液滴粒径进一步减小到10μm以下时,其表面形貌呈现光滑的组织特点。通过改变原材料纯净度和雾化熔炼环境调整雾化熔体的纯净度,发现制备条件对大粒径粉体的晶粒尺寸影响较大,与真空环境比大气环境下雾化液滴凝固后晶粒尺寸显著变小。随着粉体粒径减小,粉体制备条件对晶粒尺寸的影响逐渐减弱,对于粒径为数个微米的雾化液滴其影响几乎消失。而改变雾化制备条件对二次枝晶臂间距的影响较小。相同工艺参数下大气环境和真空环境制备粉体晶粒尺寸的统计发现,雾化粉体晶粒尺寸与粉体粒径之间符合关系式:d=D₀ +a·（D-D₀）^b（D>D₀）d=D（D≤D₀）其中d为晶粒尺寸;D为粉体粒径;D0表示粉体粒径小于该临界值后可以获得单晶粒粉体。由于液滴尺寸的减小,致使冷速增大的同时异质核心数目减少,从而导致了单晶粒粉体的产生。本工作中真空环境和大气环境的两次实验中,得到D0值分别为8μm和5μm,系数a分别为0.4722和0.2754,而幂指数b均为0.7301。分析认为,系数a应该与熔体的纯净度或形核质点数量有关,指数b应该与熔体本身物性参数和工艺参数有关。对于单晶粒光滑表面的粉体内部组织分析发现,液滴内部组织均一,不存在微胞晶等亚结构组织,确认了液滴的平界面生长行为。理论分析表明,固液界面生长速率未达到绝对稳定生长速率。实验检测发现,液滴内部仍然存在明显的凝固偏析,证实了上述理论分析。对球形晶核固液界面稳定性的含时动力学分析显示,形核过冷度为300K的球形晶核固液界面的临界失稳直径约为1.8μm,与单晶粒光滑粉体的粒径接近。由此说明,在固液界面能和界面快速推进作用下,大过冷液滴内球形晶核稳定尺寸可以保持至微米级。