喷射成形工模具钢沉积坯中冶金缺陷计算分析及其消除

用有限元方法计算分析了喷射成形工模具钢沉积坯内部疏松等冶金缺陷的成因,并计算、验证了热等静压或锻轧等热加工消除内部缺陷的过程。研究表明,喷射成形工模具钢沉积坯粥状层补缩不足和冷却收缩产生的热应力是造成坯体中疏松等冶金缺陷的重要原因。热等静压采用的温度为1 170 ℃,锻造加工温度也能达到1 150 ℃,在这样温度下,工模具钢表现出一定的塑性,高温高压的热加工过程,对材料内部的冶金缺陷起到了一定的弥和作用。试验结果表明,经历热加工过程后的工模具钢内部的冶金缺陷明显减少。热等静压或锻轧等热加工可有效减少喷射成形工模具钢坯体内部的疏松等缺陷,热锻、热轧是消除沉积坯内部冶金缺陷的重要方法。另外,与Ar气相比,采用N2做雾化气体的喷射成形工模具钢沉积坯,由于高温下气体和合金元素的反应,沉积坯内部的含气式疏松很少。因此,采用N2喷射成形制备的工模具钢经热加工后,沉积坯密度更接近理论密度。     

喷射成形工艺参数对沉积坯质量的影响

影响喷射成形沉积坯质量的参数众多,除材料本身特性参数外,制备工艺是决定沉积坯质量优劣的关键参数。本实验主要从沉积坯的外形、孔隙率、微观组织三个方面研究喷射成形过热度、雾化压力两个关键工艺参数对M3型高速钢沉积坯质量的影响规律。研究结果表明:过热度和雾化压力对沉积坯外形、孔隙率及微观组织的影响显著。过热度降低或雾化压力提高,沉积坯组织都将得到细化。过热度增大,沉积坯底部孔隙率降低,而边缘、表面、心部区域孔隙率先减小后增大。雾化压力提高,沉积坯底部、边缘、表面区域的孔隙率增大,而心部区域孔隙率先减小后增大。在过热度为160～180℃,雾化压力为0.45～0.50 MPa的条件下,单喷嘴雾化系统可获得外形优良、心部孔隙率低于4%、组织均匀细小的M3型高速钢沉积坯。     

喷射沉积坯体特征尺寸的神经网络模型建立与仿真

采用神经网络技术建立了沉积坯特征尺寸模型,该模型描述了喷射成形关键工艺参数对沉积坯尺寸的影响规律,模型输出的相对误差为6.58%,RMS(均方差)为0.372mm.模型的仿真结果给出了沉积坯尺寸的变化规律,其中稳态仿真结果可用于预先确定喷射实验中所采用的合适工艺参数;而动态仿真结果表明,雾化气体压力和沉积器平移速度对沉积坯几何尺寸都有较大影响,其中沉积器平移速度具有调节范围大的优点,成为调节沉积坯几何尺寸较合适的工艺参数.     

喷射沉积柱状坯形状模型

通过坐标跟踪法建立了沉积坏形状预测模型。该模型不但考虑沉积坯任何表面点身自位置变化对沉积效果的影响，同时考虑了该点温度和其它表面点位置对该点沉积效果的影响，其计算过程严格按照喷射成形的实际过程执行，可实时计算并记录沉积坯的形貌，并验证了计算效果。本文模型可用于多种工艺下喷射沉积坯的形状预测。     

喷射沉积成形过程的优化控制——Ⅰ.沉积坯件几何形状的控制(近终型成形)

雾化喷射沉积成形技术的发展已经开始由实验室进入工业化应用阶段,如何实现过程的优化控制,使喷射沉积成形成为具有重复性的可靠过程,已经成为实用化过程的关键问题之一。重点讨论雾化喷射沉积成形过程中沉积坯件几何形状控制的基本原理及其应用,这是实现喷射沉积成形近终型成形优化控制的基础。     

喷射沉积成形过程的优化控制

雾化喷射沉积成形技术的发展已经开始由实验室进入工业化应用阶段,如何实现过程的优化控制,使喷射沉只成形成为具有重复性的可靠过程,已经成为实用化过程的关键问题之一。重点讨论才化喷射沉积成形过程中沉积坯件几何形状控制的基本原理及其应用,这是实现喷射沉积成形近终型成形优化控制的基础。     

喷射成形超高碳钢的微观组织与工艺研究

通过喷射成形工艺制备超高碳钢材料可以极大地优化其微观组织，提高性能，但是如果喷射成形工艺参数控制有误，就可能使组织恶化，性能下降。本文通过分析喷射成形工艺制备超高碳钢材料过程中因为参数控制等原因出现的组织缺陷，探讨了产生组织缺陷的原因，并结合喷射工艺原理和喷射成形设备具体分析了喷射成形工艺过程中的参数控制，提出了改进工艺参数，消除材料组织缺陷的方法。     

结构材料喷射成形技术与雾化沉积高温合金

喷射成形是利用快速凝固方法直接制备金属材料坯料或半成品的先进材料制造技术 ,喷射沉积高温结构材料的冶金性能好、生产效率高、成本低 ,因而在近几年得到了迅速发展 .本项研究的主要目的是要通过喷射成形工艺参数的调整、最大限度地直接减少喷射成形坯中的孔隙度 ,进而得到优质坯料 .利用优化的雾化喷射沉积技术制备了多种高温合金沉积坯 ,沉积坯整体致密、晶粒细小、组织均匀、无宏观偏析、含气量低、力学性能提高 .还简要地比较了喷射成形高温合金与用常规铸锭冶金工艺和粉末冶金工艺制备高温合金的异同 ;总结了航空材料研究院喷射成形高温材料近年来的研究状况 ,包括专用高温材料喷射成形装置和技术及其应用 .     

喷射成形轧辊材料组织和性能分析

对一种高速钢轧辊材料的喷射成形态和相应的母合金铸态试样的显微组织和性能进行了分析。与高速钢母合金铸态试样相比，高速钢喷射成形态试样的组织细小，偏析少，碳化物分布均匀。碳化物的种类和形态发生了变化。喷射成形态试样的维氏硬度值比较低，原因是组织中残余奥氏体量比较多。高温拉伸试验表明，喷射成形态试样在780～810℃温度范围内存在很高的拉伸延伸率，可以在该温度区间内承受大变形热加工。     

喷射沉积成形过程的优化控制—Ⅱ.智能控制系统的发展

分析了雾化喷射沉成形过程优化控制技术的另一个重要领域－智能控制系统的发展现状,系统地介绍了各种可能用于雾化喷射沉积积成形过程控制的传感器技术,及其在应用中的优点和局限性。最后介绍了集成综合控制系统的特点及应用。     

喷射成形铝硅合金电子封装梯度材料的研究进展

高硅铝合金电子封装材料以其良好的热物理性能与力学性能,越来越受到材料和电子封装行业研究者的重视,但是其焊接性能与机械性能不理想。铝硅合金梯度板材可解决电子封装材料低膨胀与高机械性能的矛盾,其高硅端热膨胀系数低,导热好,适于裸集成电路;低硅端机械性能高,可焊接,便于精加工和封装,是未来武器装备高集成电路封装构件重要的备选材料。针对这类材料的制备问题,提出了双金属一步式喷射成形技术的概念,并对喷射工艺参数进行了初步的探索研究。2个沉积器的间距可以影响复合板材的外形轮廓与内部硅成分的梯度分布,模拟结果显示间距大于等于40 mm时,出现台阶而且成分变化有突变。     

喷射成形Cu-3.2Ni-0.75Si合金的热处理

首先对比研究了传统铸造和喷射成形Cu-3.2Ni-0.75S i合金的热处理特点,然后重点分析了喷射成形合金"固溶+60%冷轧态"、"60%冷轧态"和"初始态"3种状态的时效特性,讨论了时效对显微硬度和导电率的影响。结果表明,时效前的冷轧可以促进析出并提高强化效果,而时效前的先期析出相在显微硬度峰值过后快速长大是造成显微硬度迅速下降的主要原因。结果还表明,"固溶+60%冷轧态"合金可以获得最高的峰值显微硬度(301Hv),"60%冷轧态"合金则可获得最高的导电率。     

Microstructural Features and Mechanical Properties Induced by the Spray Forming and Cold Rolling of the Cu-13.5 wt pct Sn Alloy

Copper alloys with high strength and high conductivity are an important functional material with full of potential applications. In the present investigation, a bronze with higher tin content （Cu-13.5 wt pct Sn） was prepared successfully by spray forming, the feasibility of cold roiling this alloy was investigated, and the cold roiling characteristics of this alloy have also been discussed. The results indicate that the spray-formed Cu-13.5 wt pct Sn alloy, compared with the as-cast ingot, shows a quite fine and homogeneous single-phase structure, and, therefore shows an excellent workability. It can be cold-roiled with nearly 15% reduction in the thickness per pass and the total reduction can reach 80%. The classical border between the wrought and cast alloys is shifted to considerably higher tin contents by spray forming. After proper thermo-mechanical treatment, spray-formed Cu-13.5 wt pct Sn alloy exhibits excellent comprehensive mechanical properties. Particularly, it shows a low elastic modulus （-88 GPa） and a high flow stress （over 800 MPa） after cold forming. This combination of properties is unique in the domain of metallic materials and could open new possibilities in spring technology field.     

喷射沉积成形颗粒增强金属基复合材料制备技术的发展

分析了喷射沉积成形颗粒增强金属基复合材料制备技术的研究现状。系统地介绍了原位反应喷射沉积成形过程中进行的各类反应。在总结国内外喷射沉积成形颗粒增强金属基复合材料制备技术优缺点的基础上,发展了熔铸－原位反应喷射沉积成形金属基复合材料制备新技术。     

Analysis of Orange Peel Defect in St14 Steel Sheet by Electron Backscattered Diffraction (EBSD)

In this paper, the orange peel defect in the surface range of the st14 steel sheet has been investigated using the electron backscattered diffraction (EBSD) technique. It has been found that the orange peel defect in the st14steel sheet was resulted from the local coarse grains which were produced during hot-rolling due to the critical deformation in dual-phase zone. During deep drawing, the coarse grains with {100}＜001＞ microtexture can slip on the {112}＜111＞ slip system to form bulging and yields orange peel defects, while the coarse grains with {112}＜110＞orientation do not form the defect as the Schmid factor of {112}＜111＞ slip system in it equals zero.