本發明大體涉及從前體材料產生粉末產品的方法。本發明特別適用于產生粉末產品，該粉末產品適合于增量制造工藝(additivemanufacturingprocess)諸如電子(激光)束熔化或冷噴涂沉積，或適用于粉末冶金應用，并且在下文中公開與那些示例性應用有關的本發明將是便利的。然而，應理解，本發明不限于可以用于其中需要期望的粉末形態和尺寸的許多應用和產品的那種應用和粉末產品。發明背景本發明的以下背景討論意圖促進對本發明的理解。然而，應該理解，該討論不是認可或承認，提到的任何材料在本申請的優先權日被公布、已知或是公知常識的一部分。具有特定顆粒尺寸和形態的金屬粉末對于直接(增量)制造工藝諸如冷噴涂、電子(激光)束熔化或持續直接粉末軋制工藝(continuousdirectpowderrollingprocess)是需要的。例如，在電子(激光)束熔化中使用的鈦/鈦合金粉末優選地具有小于250μm的顆粒尺寸，具有窄的顆粒尺寸分布范圍。為了提供高流動性，顆粒還需要具有規則的形態，諸如球形或圓柱形形狀的粉末顆粒。現有的商業鈦/鈦合金粉末生產工藝包括氫化-去-氫化(HDH)工藝、氣體霧化(GA)工藝、等離子體旋轉電極和等離子體霧化(PREP)工藝。這些工藝中的每一種需要產生固體Ti或Ti合金原料產品，諸如線、棒、桿或坯料，隨后使用脆性斷裂、霧化、電弧或類似方法來加工該固體Ti或Ti合金原料產品以產生粉末。在氫化-去-氫化工藝中，固體Ti或Ti合金原料被加工以除去污染物，被氫化以產生脆性材料，并且然后在振動球磨機中在氬氣下研磨。得到的顆粒是成角度的且測量在50μm和300μm之間。該工藝是耗時的，可能引入污染物，且產生具有尖角形狀的形態的顆粒，該顆粒不利于增量制造工藝。相比之下，通過等離子體旋轉電極和等離子體霧化方法或氣體霧化方法產生的細粉末是球形形狀的，但相比于氫化-去-氫化加工的金屬粉末或金屬合金粉末，生產這些細粉末是極其昂貴的，這是由于在這些工藝中用于使金屬霧化的高溫。顯著的金屬損失還可能由這類工藝條件造成。因此，將是合意的是，提供生產粉末、優選地具有期望的形態和尺寸、適合于增量制造應用的粉末的可選的方法。發明概述本發明在第一方面中提供從前體顆粒材料產生粉末的方法，所述方法包括：使所述前體顆粒材料經受至少一種高剪切碾磨工藝，從而產生具有減小的平均顆粒尺寸和選定的顆粒形態、優選地適合于增量制造和/或粉末冶金應用的粉末產品。本發明提供用于從前體顆粒材料產生粉末的新穎的粉末操作方法。使前體顆粒材料經受高剪切碾磨工藝以產生具有選定的性質的粉末。該方法產生具有合意的粉末形態、顆粒尺寸和顆粒尺寸分布(PSD)的粉末、優選地金屬粉末，而不需要等離子體旋轉電極和等離子體霧化、氣體霧化或氫化-去-氫化途徑。粉末產品優選地被加工成合適的形態和顆粒尺寸，以用作原料用于增量制造(AM)工藝，諸如(但不限于)Acram&冷噴涂，或用于其他固結工藝(consolidationprocess)諸如粉末冶金(PM)。本發明的方法已被開發主要用于鈦粉末/鈦合金粉末。然而，應該理解的是，本發明的方法可以用于為其他金屬粉末設定形狀和尺寸，以用于增量制造和粉末冶金應用。其他合適的顆粒和粉末的實例包括延展性的(例如鋁、鎂、銅、鋅等)或多孔性的金屬顆粒/金屬合金顆粒。粉末產品通過本發明的方法來加工，以優選地產生具有以下性質中的至少一種以及優選地這些性質中的每一種的粉末產品：高流動性、高表觀密度/振實密度；和低污染。關于流動性，優選的是，粉末產品并且特別是Ti/Ti合金粉末的流動性從不可流動的被改進為至多35秒/20cm3，優選地至多25秒/20cm3，更優選地至多23秒/20cm3，還更優選地在20秒/20cm3和23秒/20cm3之間。類似地，在某些實施方案中，粉末產品的表觀密度/振實密度被改進至少100％，優選地>120％。關于污染，優選的是，粉末產品不被區別于/不同于期望的金屬或金屬合金(或其組合)的化合物或元素污染。在某些實施方案中，粉末產品是至少99％純，更優選地至少99.5％純。在示例性應用中，工藝用于產生具有合適的形態和顆粒尺寸的粉末產品，以用作原料，用于增量制造(AM)工藝或用于其他固結工藝諸如粉末冶金(PM)。在此類應用中，本發明的工藝將前體顆粒材料碾磨成粉末，以優化以下粉末特性：產生的粉末中的期望的顆粒尺寸的高產率；具有高流動性；和具有高表觀密度/振實密度。對于粉末產品還優選的是具有低污染。應該理解，這些因素的范圍優選地落入上文定義的值內。前體顆粒材料的形態和物理性質，包括材料的孔隙度和硬度，影響具有期望的顆粒尺寸產品的粉末的形態、顆粒尺寸的減小和收率。通過高剪切碾磨較硬且較致密的顆粒的細粉末產率低于較軟且較多孔的顆粒的細粉末產率。因此，在前體顆粒材料是致密的且硬的情況下，相比于多孔的或軟的顆粒材料，碾磨收率可能被顯著降低。盡管有上述，但前體顆粒材料可以包含任何合適的起始材料。在某些實施方案中，前體顆粒材料包含粗粒顆粒材料。在某些情況下，前體材料包括可以是多孔的不規則形狀的顆粒。前體材料優選地是金屬、金屬合金或其混合物。前體材料的實例包括從Ti制造工藝產生的Ti顆粒，諸如從Kroll工藝或Armstrong工藝產生的Ti海綿狀物或顆粒。另一個合適的前體顆粒材料是從TIRO工藝產生的顆粒或粉末產品，如在國際專利公布第WO2006/042360A1號和國際專利公布第WO2011/137489A1號中詳述的，這兩個國際專利公布各自的內容通過上文的引用應被看作并入本說明書中。在某些實施方案中，前體顆粒材料包括多孔的或軟的顆粒材料。例如，CP級鈦比大多數鈦合金(例如TiAl6V4)軟。因此，高剪切碾磨CP級鈦海綿狀物相比于高剪切碾磨大多數鈦合金通常將產生更細且球形形狀的粉末。前體顆粒材料通常具有不適合于增量制造工藝或不適合于粉末冶金應用的顆粒尺寸分布。本發明的工藝因此被用于減小前體顆粒材料的平均顆粒尺寸。在某些實施方案中，減小的顆粒具有其中至少80％、優選地90％的顆粒具有<500μm的平均顆粒尺寸的顆粒尺寸分布。在某些實施方案中，前體顆粒材料具有其中至少80％、優選地90％的顆粒具有<250μm的平均顆粒尺寸的顆粒尺寸分布。在某些實施方案中，至少90％、優選地至少95％、更優選地至少99％的顆粒具有<300μm、優選地<250μm以及更優選地<150μm的平均顆粒尺寸。在某些實施方案中，以上平均顆粒尺寸導致將本發明的工藝應用于8mm前體顆粒。應該理解，可以經受高剪切碾磨工藝的前體顆粒材料的尺寸取決于多個因素。顆粒的最大尺寸與以下有關：在高剪切碾磨工藝中使用的轉子的尺寸以及還有顆粒的形態和物理性質，包括孔隙度、硬度和延展性。例如，在具有帶有15mm直徑轉子的高剪切碾磨裝置的高剪切碾磨工藝中可加工的最大顆粒尺寸將是約10mm直徑，其中該前體顆粒材料是相對多孔的顆粒材料。然而，在該材料具有適當高的孔隙度的情況下，加工>10mm顆粒可以是可能的。輔助高剪切碾磨的前體顆粒的示例性孔隙度優選地將是>10％。如果顆粒的尺寸對于高剪切碾磨是太大的，那么顆粒可以在高剪切碾磨工藝之前通過另一種粉碎工藝破碎成較小的片。在此類實施方案中，前體顆粒材料在經歷高剪切碾磨工藝之前，可以經受一個或更多個預加工階段。這些預加工階段包括一個或更多個粉碎工藝，包括壓碎(crushing)、研磨(grinding)、碾磨(milling)或類似工藝。在某些實施方案中，預加工階段包括使用以下中的至少一種：顎式壓碎機、圓錐壓碎機、錘式壓碎機、球磨機、立式環磨機、輥磨機、錘磨機、輥壓機、振動磨機、噴射磨機、壓機或類似物。本發明的高剪切碾磨工藝優選地將前體顆粒材料的顆粒形態從不規則形狀修改為具有實質上均勻的形狀的顆粒諸如(但不限于)成角度的、小片、球形的、桿狀的或圓柱形形狀的顆粒的粉末產品。在某些實施方案中，粉末產品的顆粒形態包括實質上規則的形狀的顆粒，諸如(但不限于)球形、桿狀或圓柱形形狀的顆粒。應該理解，粉末產品的形態取決于剪切碾磨工藝條件，并且可以通過改變剪切碾磨工藝條件來控制，剪切碾磨工藝條件包括剪切碾磨轉子速度、剪切碾磨時間或前體粉末的量中的至少一個。例如，相比于另一高剪切碾磨工藝，經受具有較高碾磨速度和/或較長碾磨時間的高剪切碾磨工藝的前體顆粒材料，通常將包括較高比例的球形形狀的形態。此外，粉末的臨界質量還有助于在高剪切碾磨期間將粉末形態改變為球形形狀，因為在碾磨工藝期間，在粉末顆粒之間和/或在粉末顆粒和定子之間的碰撞有助于加工的粉末的形態改變。粉末產品的減小的平均顆粒尺寸是前體顆粒材料通過高剪切碾磨工藝粉碎的結果。通過高剪切碾磨產生的顆粒尺寸范圍，取決于碾磨條件和顆粒的性質。通過高剪切碾磨工藝產生的細粉末優選地具有其中至少90％、優選地至少95％、更優選地至少99％的顆粒具有<250μm的平均顆粒尺寸的顆粒尺寸范圍。在某些實施方案中，通過高剪切碾磨工藝產生的細粉末具有其中至少90％、優選地至少95％、更優選地至少99％的顆粒具有<250μm、以及優選地<150μm的平均顆粒尺寸的顆粒尺寸范圍。在某些實施方案中，<250μm的顆粒尺寸范圍優選地>90％、以及更優選地>95％。在某些實施方案中，在45μm和106μm之間的顆粒尺寸范圍將是>40％，并且優選地>80％。金屬粉末的碾磨收率取決于前體顆粒的物理性質。例如，從Kroll工藝、Armsrong工藝和TIRO工藝產生的高度多孔的鈦海綿狀物的高剪切碾磨，在某些實施方案中，可以產生>95％產率的亞-30微米粉末。本發明的高剪切碾磨工藝優選地包括至少一個高剪切碾磨裝置。高剪切碾磨裝置通常包括碾磨頭，碾磨頭包括可旋轉的轉子或容納在定子內的葉輪。定子包括固定的蓋或籠，優選地具有環繞和封閉轉子的一系列斜狹槽。狹槽優選地向定子的中心縱向軸線/從定子的中心縱向軸線成在5度和30度之間、更優選地在5度和20度之間、還更優選地在7度和12度之間的角度，并且在某些實施方案中，向定子的中心縱向軸線成約10度的角度。狹槽可以具有任何合適的尺寸。在一個實施方案中，狹槽是3mm寬和50mm長。在操作中，使碾磨頭與前體顆粒接觸，并且轉子(與定子組合)通過剪切力和其他機械力接觸并且粉碎前體顆粒材料。在某些實施方案中，在高剪切碾磨工藝期間，前體顆粒材料被浸沒在液體中。這減少了在高剪切碾磨工藝期間產生的塵埃，改進了安全性，并且降低了塵埃相關的爆炸的風險。液體優選地包括以下中的至少一種：水、醇、煤油或其他液體。發明人檢驗許多高剪切碾磨條件以優化期望的粉末特性。盡管不希望受限于任何一個參數，但發現，影響高剪切碾磨工藝的某些重要的參數包括：·碾磨速度，即轉子的圓周速度(m/min，轉子的周長x旋轉速度(RPM))。較高的碾磨速度產生更細的顆粒。在某些實施方案中，碾磨速度(轉子的圓周速度)是至少700m/min，優選地至少1200m/min，且更優選地至少2500m/min。·碾磨的持續時間：較長的碾磨時間產生更細的顆粒。在某些實施方案中，通過Kroll工藝、Armsrong工藝或TIRO工藝(以產生最大量的45-150μm的碾磨的粉末)產生的前體的高剪切碾磨的持續時間是至少5分鐘，更優選地至少20分鐘，且還更優選地至少30分鐘。為了產生最大量的<45μm的碾磨的粉末，更優選地將需要長于30分鐘。·批量：碾磨較小的批次質量產生更細的顆粒。·轉子尺寸：較大的轉子尺寸產生更細的顆粒，這是因于對于給定的碾磨速度(RPM)的較高的圓周速度。在某些實施方案中，轉子具有轉子直徑，并且前體顆粒材料包括具有小于轉子直徑、優選地小于80％轉子直徑、優選地小于75％轉子直徑、并且還更優選地小于50％的轉子直徑的平均顆粒尺寸的顆粒。·碾磨中高剪切磨機的數目：較大數目的高剪切磨機產生更細的粉末(例如用兩個或更多個高剪切磨機高剪切碾磨鈦粉末相比于當用一個高剪切磨機碾磨時產生更細的粉末)。在某些實施方案中，高剪切碾磨工藝包括至少兩個高剪切磨機以產生更細的粉末。·轉子和定子的內壁之間的間距：轉子和碾磨定子殼體之間的較小的間距產生更細的顆粒。在某些實施方案中，剪切磨機包括實質上圍繞轉子延伸的定子，定子被配置為在轉子(優選地轉子刀片的遠端)和定子殼體的內表面之間具有小于5.0mm的間隙、優選地小于2.0mm的間隙、更優選地小于1.0mm的間隙且還更優選地小于0.8mm的間隙。在某些實施方案中，間隙是在0.2mm和0.8mm之間，優選地在0.4mm和0.6mm之間，更優選地約0.4mm。·顆粒的形態和物理性質，如上文討論的。在第二方面中，本發明提供從前體顆粒材料產生用于增量制造和/或粉末冶金應用的粉末的方法，所述方法包括：使前體顆粒材料經受至少一種高剪切碾磨工藝，從而產生具有減小的平均顆粒尺寸和適合于增量制造和/或粉末冶金應用的顆粒形態的粉末產品，該粉末產品包括選自以下中的至少一種的實質上均勻形狀的顆粒：成角度的、小片的、球形的、桿狀的或圓柱形形狀的顆粒。應該理解，本發明的該第二方面可以包括本發明的第一方面的上文定義的特征。在第三方面中，本發明提供從根據本發明的第一方面的方法產生的顆粒材料的粉末。附圖簡述現在將參考附圖中的圖描述本發明，附圖中的圖圖示本發明的特別優選的實施方案，其中：圖1A和圖1B圖示在根據本發明的實施方案的剪切碾磨工藝中使用的兩個剪切碾磨裝置，其中該裝置包括(A)7.4mm直徑轉子和10mm直徑定子；(B)15mm直徑轉子和20mm直徑定子；以及(C)35.2mm直徑轉子和40mm直徑定子。圖1C圖示圖1A和圖1B中示出的剪切碾磨裝置的轉子構型，該剪切碾磨裝置包括(A)7.4mm直徑轉子和10mm直徑定子；(B)15mm直徑轉子和20mm直徑定子；以及(C)35.2mm直徑轉子和40mm直徑定子。圖1D和圖1E圖示可以在圖1A和圖1B中示出的剪切碾磨裝置中使用的兩個可選的轉子構型。圖1F提供可以在圖1A和圖1B中示出的剪切碾磨裝置中使用的轉子構型的等距視圖，該剪切碾磨裝置包括(A)35.2mm直徑轉子和40mm直徑定子；以及(B)95.2mm直徑轉子和100mm直徑定子。圖1G提供在根據本發明的實施方案的剪切碾磨工藝中使用的兩個剪切碾磨裝置的橫截面視圖，該剪切碾磨裝置包括(A)35.2mm直徑轉子和40mm直徑定子；以及(B)95.2mm直徑轉子和100mm直徑定子。圖1H提供在圖1G中示出的兩個剪切碾磨裝置的定子的前視圖，該定子包括(A)40mm直徑定子，以及(B)100mm直徑定子。圖2圖示根據本發明的實施方案的一種剪切碾磨工藝的實驗設置，該實驗設置并入圖1A和圖1B中示出的剪切碾磨裝置中的至少一個。圖3圖示作為轉子和殼體之間的間距的函數的高剪切碾磨的Ti-5鈦粉末的顆粒尺寸分布。圖4提供在本發明的工藝的一個實施方案中使用的Ti前體顆粒(Ti-6a)的光學顯微照片。圖5提供根據本發明的工藝的一個實施方案、在高剪切碾磨如圖4中示出的前體Ti顆粒之后產生的一種產品Ti粉末顆粒的光學顯微照片。詳述本發明涉及用于從前體顆粒材料產生粉末的粉末操作方法。本發明通過操作具有大顆粒尺寸和不規則形狀的顆粒的粗粒顆粒前體材料，優選地用于產生具有最小污染的成本有效的、細的且高度可流動的金屬粉末。在本發明的工藝中，使前體顆粒材料經受高剪切碾磨工藝以產生具有選定的性質的粉末。在一個示例性應用中，粉末產品被加工成合適的形態和顆粒尺寸，以用作原材料，用于增量制造(AM)工藝或用于其他固結工藝諸如粉末冶金(PM)。應該理解，本發明的發明人考慮到大量的粉碎工藝,用于將粗粒顆粒前體材料粉碎成具有期望的顆粒尺寸和形態的粉末產品，該顆粒尺寸和形態適合于增量制造和其他粉末冶金應用。高剪切碾磨的鈦粉末的性質是：·<150μm尺寸粉末的高產率；·23秒/20cm3至35秒/20cm3的高流動性(從不可流動的前體顆粒)；·高剪切碾磨的粉末的表觀密度/振實密度被改進至少多于100％；和·小于1％的低污染，產生至少99％的產品粉末純度。發明人考慮到許多壓碎工藝、研磨工藝和壓制(pressing)工藝以從前體顆粒材料提供上文期望的粉末性質。發現這些工藝中沒有一個提供需要的粉末產品性質。盡管這些工藝和其他類似的粉碎工藝的缺點，本發明人發現，將高剪切碾磨工藝應用到相同的前體顆粒材料提供了具有期望的性質的粉末產品。然后研究了高剪切碾磨工藝和條件，以便優化工藝，以產生對于增量制造(AM)工藝和其他粉末固結工藝諸如粉末冶金(PM)所需要的粉末產品及形態和平均顆粒尺寸特性。在本發明的工藝中使用的一種類型的高剪切碾磨裝置在圖1A至圖1H中示出。圖1A至圖1C中圖示了三個不同尺寸的剪切碾磨裝置，包括(A)7.4mm直徑轉子和10mm直徑定子(或碾磨軸)；(B)15mm直徑轉子和20mm直徑定子；以及(C)35.2mm直徑轉子和40mm直徑定子。在本發明中使用的高剪切碾磨裝置可以來源于多個制造商。然而，在特定圖示的實施方案中，在圖1A和圖1B中示出三個裝置，即(A)小裝置(10mm直徑定子)和(B)中等裝置(20mm直徑定子)高剪切磨機是來自YstralGmbH,1020型(220V，1.25A，50Hz，260W，最大值：25000rpm)的高剪切混合裝置/高剪切碾磨裝置。此外，(C)大裝置(40mm直徑)是來自YstralGmbH的、包括40/38E3型(230V，8.2A，50-60W，1800W，最大值：23500rpm)的高剪切混合裝置/高剪切碾磨裝置。圖示的高剪切碾磨裝置100包括碾磨軸100A和碾磨頭101，碾磨頭101具有定子104和封閉在定子104內的可旋轉地驅動的轉子或葉輪102。如在圖1A和圖1B中最佳圖示的，每個定子104包括具有一系列斜的薄的狹槽的籠，籠位于旋轉的轉子周圍，材料通過旋轉的轉子被拖動，并且通過轉子102的接觸力和旋轉力接合。對于在圖1A(C)和圖1B(C)中示出的圖示的實施方案，定子104具有40mm的直徑，約36mm的內徑，并且包括16個3mm寬和50mm長的等間隔的狹槽112，狹槽112包括穿透定子104的壁的孔。使每個狹槽112與貫穿定子104的長度的軸線成角度約10度。定子104的36mm內徑提供在轉子104的外邊緣和定子104的內壁之間的約0.4mm間隙。定子104優選地由高抗拉鋼例如4340高抗拉鋼構建。轉子102由馬達106驅動，在圖示的情況中，馬達是電動機，然而應該理解，任何合適的驅動器或馬達可以被使用。高剪切碾磨裝置100通常浸沒在含有待被碾磨的材料的罐或其他容器210中，如圖2中示出的。轉子102可以具有多種多樣的合適的構型。圖1C和圖1G詳細示出了轉子102的構型。在該圖中，這些轉子102中的每一個具有設置在驅動盤102B上的兩個或四個間隔開的轉子刀片102A。參考圖1A和圖1B中示出的高剪切研磨裝置，對于這些實施方案中的每一個，轉子102具有兩個刀片102A(轉子102具有直徑7.4mm、15mm、35.2mm)。四刀片式轉子102優選地在較大直徑的轉子上使用，例如具有95.2mm直徑的轉子，諸如在圖1G(B)中示出的。應該理解，轉子刀片102A通過驅動盤102B的旋轉來旋轉，沖擊被拖動到定子104中的材料。在圖1C和圖1D中示出了在圖1A和圖1B中示出的高剪切碾磨裝置的碾磨頭101中使用的兩種可選的構型。這些轉子102中的每一個具有設置在驅動盤102B上的四個間隔開的轉子刀片102A。應該再次理解，轉子刀片102A通過驅動盤102B的旋轉來旋轉，沖擊被拖動到定子104中的材料。應該理解，可以使用具有不同數目的轉子刀片、刀片構型和類似物的其他轉子構型。圖1G和圖1H提供了在根據本發明的實施方案的剪切碾磨工藝中使用的剪切碾磨裝置的兩個實施方案的橫截面視圖。如圖1F中示出的，這些實施方案具有(A)35.2mm直徑轉子102和40mm直徑定子104，以及(B)95.2mm直徑轉子102和100mm直徑定子104。這些裝置的特定的轉子102在圖1G中圖示。如上文描述的，轉子102包括設置在驅動盤102B上的兩個或四個間隔開的轉子刀片102A。圖1F(A)中的轉子102包括二刀片式轉子102，其中刀片102A被定位成隔開180度。每個刀片102A相對于中心軸線在R8mm和R17.6mm(即轉子102的外半徑)之間延伸。每個刀片102A是10mm寬和60mm長(從驅動盤102B的基底側測量)。然而，應該理解，任何合適的尺寸可以用于特定的應用，并且本發明不應被限制于該特定的例示的構型。圖1F(B)中的轉子102包括四刀片式轉子102，其中刀片102A被定位成隔開90度。每個刀片102A相對于中心軸線在R26mm和R47.6mm(即轉子102的外半徑)之間延伸。每個刀片102A是20mm寬和60mm長(從驅動盤102B的基底側測定)。然而，應該理解，任何合適的尺寸可以用于特定的應用，并且本發明不應被限制于該特定的例示的構型。每個轉子102可操作地連接到驅動軸110，驅動軸110進而連接到軸聯接器112，軸聯接器112(盡管未圖示)可操作地連接到馬達。操作馬達驅動驅動軸110的旋轉，驅動軸110進而旋轉在定子104內的轉子102。此外，如圖1H中示出的，這些實施方案中的每一個的定子104包括具有以下構型的圓柱形籠：(A)圖1H(A)示出具有100mm直徑的定子104，該定子104具有16個3mm寬和50mm長的等間隔的狹槽112，狹槽112包括穿透壁的孔。每個狹槽112與貫穿定子的長度的軸線成約10度的角度。該定子104具有36mm內徑，該36mm內徑提供在轉子104的外邊緣和定子104的內壁之間的約0.4mm間隙。圖示的定子104是130mm長(沿著軸長度)。然而應該理解，只要轉子102被封閉在定子104內，該長度可以是任何長度。(B)圖1H(B)示出具有100mm直徑的定子104，定子104具有36個3mm寬和50mm長的等間隔的狹槽112，狹槽112包括穿透壁的孔。每個狹槽112與貫穿定子的長度的軸線成約10度的角度。該定子104具有96mm內徑，該96mm內徑提供在轉子104的外邊緣和定子104的內壁之間的約0.4mm間隙。圖示的定子104是96mm長(沿著軸長度)。再次，應該理解，只要轉子102被封閉在定子104內，該長度可以是任何長度。此外，每個定子104優選地由高抗拉鋼例如4340高抗拉鋼構建。不希望受限于任何一種理論，流體(在該情況下，具有前體顆粒)流入定子104的底部開口中并且通過狹槽112流出，并且當該流體的一個區域以相對于相鄰區域不同的速度行進時經歷剪切。高剪切碾磨裝置100因此使用高速轉子102以產生流動和剪切，導致流經且圍繞轉子102和定子104的顆粒的粉碎和變形。尖端速度(tipvelocity)或流體在轉子102的外部直徑處的速度高于在轉子102的中心處的速度，并且該速度差產生剪切。定子104產生在轉子102和其自身之間的狹窄間隙，并且當其離開轉子102時形成極其高剪切的區域以用于材料。如圖2中示出的，高剪切碾磨設備200(在該情況中，實驗性的實驗室設備)包括高剪切碾磨裝置100，高剪切碾磨裝置100被安裝且夾持在穩定支架120上合適的位置，其中碾磨頭101插入混合容器中，該混合容器在圖示的情況中是罐(jar)210。罐210包括蓋212以將前體顆粒和粉末產品密封在罐210內。當本發明的工藝涉及將顆粒材料碾磨成粉末時，前體顆粒當在罐210內被碾磨時被浸沒在流體中，通常是水、醇或煤油中的一種，以減少碾磨期間細塵埃的產生。這減少了在高剪切碾磨工藝期間產生的塵埃，改進了安全性，并且降低了塵埃相關的爆炸的風險。在操作中，使碾磨頭101與前體顆粒接觸，并且與碾磨頭101的定子104組合的轉子102通過如上文描述的剪切力和其他機械力接觸并且粉碎前體顆粒材料。應該理解，本領域技術人員將理解的是，在圖1A、圖1B和圖2中示出的實驗室規模裝置100和設備200可以被放大到工業規模，使用例如較大的高剪切碾磨裝置和許多平行或串聯布置的裝置。如可以被理解的，許多設計因素可以影響高剪切碾磨工藝，包括轉子的直徑和其旋轉速度、轉子和定子之間的距離、碾磨的持續時間以及所使用的高剪切碾磨裝置的數目。這些因素和本發明的工藝的其他性質將在以下實施例中證實：實施例本發明的方法主要被開發用于鈦粉末/鈦合金粉末，并且因此，以下實施例證實該特定的應用。然而，應該理解，本發明的方法不應被限于可以用于為其他金屬粉末設定形狀和尺寸以用于增量制造和粉末冶金應用的該應用。實施例1-作為碾磨速度(rpm)的函數的高剪切碾磨結果高剪切碾磨收率作為混合速度(混合器rpm)的函數被檢驗以確定混合速度對顆粒尺寸減小和顆粒尺寸分布的影響。方法使用實驗室規模、臺式高剪切碾磨設備200(如圖2中示出的)來碾磨30g批次的Ti顆粒。用于Ti-1鈦粉末實驗運行的樣品的細節被提供在表1中。表1：批次的細節如圖2中示出的，高剪切碾磨設備200包括高剪切碾磨裝置100，該高剪切碾磨裝置100具有碾磨頭101，碾磨頭101包括定子104和封閉的轉子102。轉子的旋轉由電動機106經由驅動驅動軸(圖2中未示出)來驅動。高剪切碾磨裝置100被安裝在穩定臺120上。碾磨頭被設計成被接納在容器(在此情況中是碾磨罐210)內。罐210包括蓋212以將前體顆粒和粉末產品密封在罐210內。在使用中，指定量的碾磨液體(如在各個實施例運行中指定的)和待被碾磨的前體顆粒被放置在罐中。理想地，混合物的總量小于罐高度的一半，以防止在碾磨期間過度溢出。高剪切碾磨裝置100的碾磨頭101被降低至碾磨罐210，其中轉子102的末端與碾磨罐210的底部間隔開10mm。然后，高剪切碾磨裝置100被操作持續指定的時期，之后關閉裝置100，并且將得到的碾磨顆粒漿料和碾磨液體從罐210中除去，并且在真空烘箱中在110℃下干燥持續至少10小時。在干燥之后，得到的粉末被放置在(顆粒分級篩布置的)一堆分級篩(sizingsieve)中，該一堆分級篩被安裝在振動臺上并且在振動臺上振動持續0.5小時以將粉末分離成各個尺寸級分。結果得到的高剪切碾磨粉末的顆粒尺寸分布在表2中示出。表2：以不同的碾磨速度的高剪切碾磨的Ti-1粉末的顆粒尺寸分布以上得到的顆粒尺寸分布的比較指明，更細的粉末使用較高的碾磨速度來產生。實施例2-作為碾磨時間的函數的高剪切碾磨結果高剪切碾磨收率作為碾磨時間的函數被檢驗以確定混合速度對顆粒尺寸減小和顆粒尺寸分布的影響。方法使用實驗室規模、臺式高剪切碾磨設備200(如圖2中示出的)來碾磨30g批次的Ti顆粒。下文提供用于Ti-2鈦粉末實驗運行的高剪切碾磨條件：●批次：30gTi顆粒(<8mm)●碾磨液體：水，360g；●碾磨速度：25,000rpm；●碾磨時間：持續15分鐘(Ti-2a)、30分鐘(Ti-2b)和45分鐘(Ti-2c)。使用與在實施例1中描述和操作的相同的高剪切碾磨裝置。在高剪切碾磨之后，得到的顆粒漿料和碾磨液體在真空烘箱中在110℃下被干燥持續至少10小時。結果Ti-2a、Ti-2b和Ti-2c實驗運行的顆粒尺寸分布在表3中示出。表3：持續不同碾磨時間的高剪切碾磨的Ti-2鈦粉末以wt％的顆粒尺寸分布樣品>250μm250-150150-106106-7575-4545-25<25μmTi-2(如接納的)64.3931.274.060.280.000.000.00Ti-2a0.7433.8629.1415.709.143.747.69Ti-2b0.080.112.7821.8437.1217.320.77Ti-2c0.290.330.455.7230.5827.7734.87從Ti-2在高剪切碾磨之后的顆粒尺寸分布的分析確定的是，高剪切碾磨的時期越長，產生的細顆粒的部分越高。在高剪切碾磨45分鐘之后，產生～36wt％的106μm至45μm粉末和～63wt％的<45μm粉末(總共～99wt％粉末<106μm)。實施例3-作為圓周速度(轉子尺寸)的函數的高剪切碾磨結果以兩種不同的圓周速度(分別地7.4mm和15mm直徑的轉子，10mm和20mm直徑的定子，以21,000rpm，見圖1A和圖1B及上文的相應描述)進行鈦顆粒的高剪切碾磨以確定轉子尺寸和定子尺寸對顆粒尺寸減小和顆粒尺寸分布的影響。方法使用實驗室規模、臺式高剪切碾磨設備200(如圖2中示出的)來碾磨50g批次的Ti顆粒。下文提供用于Ti-3鈦粉末實驗運行的高剪切碾磨條件：●批次：50gTi顆粒(<8mm)●碾磨液體：異丙醇，700g；●碾磨速度：25000rpm；●轉子尺寸：○Ti-3a和Ti-3b:7.5mm直徑；○Ti-3c和Ti-3d:15mm直徑；●碾磨時間：○Ti-3a和Ti-3c:1小時○Ti-3b和Ti-3d:2小時。使用與實施例1中描述和操作的相同的高剪切碾磨裝置。在該情況中，Ti粉末和異丙醇的混合物被放置在塑料碾磨罐中。在通風櫥中進行碾磨，其中壓縮空氣在容器的頂部上方吹過，以分散醇煙氣(alcoholfume)。混合器還被接地。在將高剪切磨機操作持續指定的時間(1小時和2小時)之后，得到的顆粒漿料和碾磨液體在真空烘箱中在80℃下被干燥持續至少10小時。然后，得到的干燥的粉末被放置在篩分級設備中，該篩分級設備被放置在振動臺中持續0.5小時以將粉末分離成各個尺寸級分。結果在篩分之后的結果在表4中示出：表4：以不同的圓周速度(7.4mm和15mm直徑的轉子)的高剪切碾磨的Ti-3鈦顆粒的顆粒尺寸分布在用7.5mm直徑的轉子高剪切碾磨之后，從粗粒鈦顆粒產生的<32μmTi粉末的收率是用15mm直徑的轉子高剪切碾磨之后產生的收率的一半。這指明，高剪切碾磨實驗運行在較高的圓周速度下產生更細的粉末。實施例4-作為批量的函數的高剪切碾磨結果高剪切碾磨收率作為批量的函數被檢驗以確定混合速度對顆粒尺寸減小和顆粒尺寸分布的影響。方法使用實驗室規模、臺式高剪切碾磨設備200(如圖2中示出的)來碾磨兩種不同批次大小的Ti顆粒。下文提供用于Ti-4鈦粉末實驗運行的碾磨條件：●批次：○Ti-4a：50gTi顆粒(<8mm)○Ti-4b：130gTi顆粒(<8mm)●碾磨液體：異丙醇，800g；●碾磨速度：25,000rpm；●轉子尺寸(cm)：15mm直徑；●在高剪切碾磨中使用的高剪切混合器的數目：各自2個；●碾磨時間：2小時。碾磨工藝與實施例3中描述的相同。結果篩分之后的結果在表5中示出：表5：高剪切碾磨的Ti-4鈦顆粒的顆粒尺寸分布在相同的碾磨條件下，來自碾磨較大量的Ti粉末(130g，Ti-4b)的<32μmTi粉末的產率顯著低于來自碾磨Ti-4a的產率。這指明，碾磨批次大小可以影響顆粒尺寸分布，并且特別地，對于指定顆粒尺寸粉末的期望的產率，較小的批次優選于較大的批次。實施例5-在轉子和定子內壁之間的間距高剪切碾磨收率作為轉子和定子內壁之間的間距的函數被檢驗以確定間距對顆粒尺寸減小和顆粒尺寸分布的影響。從鈦顆粒的各種高剪切碾磨確定的是，轉子和定子之間的間距是獲得高收率的細粉末的重要的參數。因此，檢驗兩個不同的間距L1和L2(在下文詳述的)，其中L1<L2。方法使用實驗室規模、臺式高剪切碾磨設備200(如圖2中示出的)來碾磨30g批次的Ti顆粒。下文提供Ti-5鈦粉末實驗運行的碾磨條件：●批次：30gTi顆粒(<8mm)●碾磨液體：水，300g；●碾磨速度：21000rpm；●轉子尺寸(cm)：15.0mm直徑；●間距：○Ti-5a：L1(<1mm)○Ti-5a：L2(<2mm)，L2>L1；●碾磨時間：30分鐘。使用與在實施例1中描述和操作的相同的高剪切碾磨裝置。在碾磨之后，得到的顆粒漿料和碾磨液體被干燥并且篩分，如在實施例1中描述的。結果結果在表6和圖3中示出，表6和圖3示出高剪切碾磨的Ti-5鈦粉末的顆粒尺寸分布作為轉子和殼體之間的間距的函數。如在表6和圖3中看到的，小的間隙(T-5a)產生更多的細粉末。表6具有不同的間距的HS碾磨的Ti-5粉末的顆粒尺寸分布樣品>250μm250-150150-106106-7575-4545-25<25μmTi-5a0.5wt％5.418.027.927.210.910.1Ti-5b6.2wt％42.719.09.412.54.65.5實施例6-高剪切碾磨期間顆粒形態的變化來自高剪切碾磨工藝的粉末產品的顆粒形態被檢驗以確定高剪切碾磨工藝對顆粒形態的影響。方法使用實驗室規模、臺式高剪切碾磨設備200(如圖2中示出的)來碾磨30g批次的Ti顆粒。下文提供用于Ti-6鈦粉末實驗運行的高剪切碾磨條件：●批次：30g的Ti海綿狀物顆粒/Ti合金海綿狀物顆粒(<8mm)●碾磨液體：水，360g；●碾磨速度：25,000rpm；●碾磨時間：30min(Ti-6)。使用與在實施例1中描述和操作的相同的高剪切碾磨裝置。在高剪切碾磨之后，得到的顆粒漿料和碾磨液體在真空烘箱中在110℃下被干燥持續至少10小時。使用光學顯微鏡來研究在高剪切碾磨之前(Ti-6a)和在高剪切碾磨之后(Ti-6b)顆粒的形態。還使用ASTMB8555-06、ASTMB703和ASTMB527來研究在高剪切碾磨之前和在高剪切碾磨之后粉末的流動性、表觀密度和振實密度。結果圖4和圖5示出了在高剪切碾磨之前(Ti-6a)和在高剪切碾磨之后(Ti-6b)顆粒形態的比較。如可以觀察到的，高剪切碾磨工藝將粉末的形態從不規則形狀修改為球形形狀。在多達45微米尺寸粉末中注意到，在高剪切碾磨之后，粉末形態從不規則形狀改變成球形形狀。被高剪切碾磨的小于45微米的粉末具有成角度的形狀形態。這指明，粉末的臨界質量(具有足夠的沖擊能來修改顆粒的表面)將是在于液體中高剪切碾磨期間使其形態改變為球形形狀的重要因素，因為在碾磨工藝期間，粉末的形態改變將由粉末顆粒之間的碰撞、以及顆粒與轉子/定子之間的碰撞引起。以較高的碾磨速度和較長的碾磨時間高剪切碾磨的鈦粉末含有較高比例的球形形狀形態。兩種類似顆粒尺寸范圍的鈦粉末(在高剪切碾磨之前(如接納的)和在高剪切碾磨之后)的流動性測量發現，高剪切碾磨的鈦粉末的流動性從不可流動(如接納的粉末)增加到多達23秒/20cm3。作為比較，商業球形形狀Ti粉末/Ti合金粉末(通過氣體霧化方法產生)的流動性對于EBM是21秒/20cm3。高剪切碾磨之后的表觀密度以及還有振實密度也被改進多于100％(例如，表觀密度：從0.3g/cm3到>0.6g/cm3，振實密度：從0.4g/cm3到>0.9g/cm3)。本領域技術人員將理解，本文描述的發明容許不同于具體描述的那些的變型和修改。應該理解，本發明包括落入本發明的精神和范圍內的所有此類變型和修改。在本說明書(包括權利要求書)中使用術語“包括(comprise)”、“包括(comprises)”、“被包括(comprised)”或“包括(comprising)”的情況下，它們應被解釋為指定陳述的特征、整數、步驟或組分的存在，但不排除一種或更多種其他的特征、整數、步驟、組分或其組的存在。當前第1頁1 2 3