球形金属微粒子由于其优良的性能,在增材制造、粉末冶金、电子封装等多个领域有着广泛的应用,是重要的工业材料。金属铜及其合金具有良好的耐腐蚀性、优良的导电性和导热性,在世界范围内受到了研究者的广泛关注。传统方法制备的Cu粒子由于制备粒子的粒径和凝固热历史很难控制,粒子的内部组织差异较大,难以满足电子封装和增材制造等领域的要求。本研究利用脉冲微孔喷射法（Pulsated Orifice Ejection Method,POEM）在Ar气和He气冷却条件下制备了单分散球形金属Cu粒子,该方法制备的铜粒子具有球形度高,粒径均一可控,无卫星滴,热历史高度一致的优点。探究了不同工艺参数下粒子粒径及其分布的变化规律。实验结果表明,粒子的粒径随上升时间tup的增加而减小,随坩埚内外差压的增大而增大,当微孔直径为300μm时,上升沿时间tup=200μs,差压为3 k Pa时,粒子的分散度最小,制备的粒子粒径最为均一。当微孔直径相同时,粒子粒径粒径的分散度随微孔深度的增加而增大。因此,在满足稳定喷射的前提下,选用孔深较小的微孔片。探究了不同粒径粒子的内部晶粒尺寸关系。在Ar气条件下制备的粒子粒径分别为155.1μm,247.6μm,355.4μm的粒子,内部晶粒尺寸分别为56.7μm,92.6μm,118.3μm;在He气条件下制备的粒径为353.6μm的粒子,内部晶粒尺寸为63.9μm,晶粒尺寸远小于Ar气条件下制备的粒径为355.4μm粒子的晶粒尺寸。通过有限差分法,建立了计算模型,探究了平均冷却速率与粒子内部晶粒尺寸的关系。计算得到Ar气条件下制备得到的粒子平均冷却速率分别为8.4×103K·s-1,4.9×103K·s-1,2.4×103K·s-1,而He气条件下平均冷却速率为5.2×103K·s-1,模型计算粒子平均冷却速率与晶粒尺寸变化规律一致。探究了不同粒径粒子的凝固过程。计算结果表明,粒子在凝固过程中,随着下落时间的增加,粒子的对流换热系数增大,并且在相同条件下粒径较小的粒子对流换热系数大。粒子在凝固过程中,固相率增加的速率随时间增大而增大,与凝固截面距粒子表面的距离变化趋势一致。凝固过程中,不同粒径的粒子对流热流密度变化呈现出先减小后增加再减小的趋势,辐射热流密度变化呈现出先减小后保持不变,最后继续减小的变化趋势。