雾化喷射沉积技术的发展概况及展望

雾化喷射沉积技术是一种新的金属成形工艺，近年来发展十分迅速。本文从实验装置、传热特点、临界沉积条件、沉积材料的组织和性能及主要工业化产品等方面对该工艺进行了综述。并对雾化喷射沉积技术作了评价和展望     

喷射成形颗粒增强金属基复合材料研究进展

喷射成形是将熔融金属雾化和沉积过程相结合,直接由熔融金属制备具有快速凝固组织特征坯体的新型金属材料成形工艺。被引入到非连续增强体金属基复合材料制备领域后,先后发展出了预混喷射成形、反应喷射成形和喷射沉积等工艺方法。介绍了上述颗粒增强金属基复合材料喷射成形工艺方法的基本原理、特点及研究现状。通过对比分析发现喷射沉积技术由于其成形条件限制较少,适用范围广等特点得到了更为广泛的发展,最后结合自身研究对传统喷射沉积技术进行了一定的改进,采用气体-增强颗粒两相流作为雾化介质以期获得提高雾化效率和改善增强颗粒分布均匀性的双重效果。     

离心雾化喷射成形工艺对锌基合金成形性和组织结构的影响

采用先进的离心雾化喷射成形技术研制具有良好耐磨性能的锌基合金环形件 ,研究在这种新工艺条件下锌基合金的成形性和组织特征 .研究结果表明 ,喷射沉积环形件的形状比较规整 ,厚度比较均匀 .沉积态材料组织细小、均匀 .工艺条件对喷射沉积锌基合金的质量有明显影响 .采用在基底和沉积层之间加过渡层金属的办法 ,可获得界面冶金结合良好的复合金属材料 .     

雾化合金液滴的凝固动力学分析与计算

雾化凝固过程对雾化制粉和喷射沉积材料的组织有重要影响.雾化凝固过程主要由液态冷却、再辉、偏析凝固、共晶凝固与固态凝固阶段组成.分析了雾化过程中的液滴的速度与粒度分布及凝固各阶段液滴凝固潜热的释放与环境导热之间的热平衡.     

雾化喷射沉积制备颗粒增强型金属基复合材料EI

详细地介绍了利用雾化喷射沉积法制备颗粒增强型金属基复合材料的原理、工艺过程以及该方法制备复合材料的优点。另外，指出了目前存在的有待于进一步提高的几个方面。最后，总结了雾化喷射沉积法制备复合材料的发展方向。     

喷射沉积过程中气体流动特征的试验研究

对喷射沉积过程中气体流动的动力学特征进行的试验研究结果表明，气体的轴向速度随雾化压力的增加而增大，并在一定压力下具有极大值，随着Ｐｉｔｏｔ管压力测测针位置与雾化器之间距离的增加，气体速度按幂九规律衰减，在距离开喷嘴较近的位置，径向气体速度减较快，分别采用氮气和氩气雾化时，气体速度表现出类似的轴向和径向变化规律，沉积器的位置对气体流场不产生显著的影响。     

喷射成形锭材传热过程的数值模拟

通过把喷射沉积形状预测模型的计算结果实时传递到二维传热方程中 ,建立起喷射沉积锭材的计算机传热模型 ,可对不同工艺条件、不同时刻的沉积锭传热行为进行计算 ,可得到任何喷射工艺条件下、任何时刻沉积坯的温度分布及任何点的冷却曲线 .并得出以下结论 :沉积衬底预热有利于减少沉积坯初始阶段的不致密区 ;改变喷射沉积工艺时 ,沉积坯的温度分布随沉积坯形状的不同发生变化 .     

多层喷射共沉积制备 SiCP/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料

采用多层喷射沉积工艺制备SiC_P/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料, 研究了雾化及沉积工艺参数对沉积坯状态及SiC颗粒捕获的影响。结果表明, 液流直径大、雾化气体压力小、喷射高度小会导致沉积坯组织恶化, 反之则造成收得率低、致密度低。雾化器扫描不均匀则会造成沉积坯形状不均匀, 而且会由于热量集中导致显微组织恶化。SiC颗粒输送压力的提高有利于SiC颗粒的捕获以及颗粒的均匀分布。多层喷射沉积制备SiC_P/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si的优化工艺参数为: 液流直径3.6 mm, 雾化气体压力0.8 MPa, 喷射高度200 mm, SiC 颗粒输送压力0.5 MPa。 沉积坯存在两种SiC-Al界面: 晶态Si界面层与非晶态SiO₂界面层。     

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。     

金属雾化过程气体质量流率的研究

金属雾化过程中颗粒的尺寸大小及统计分布规律是影响粉末冶金和喷射沉积快速凝固材料组织和性能的关键因素。雾化气体的质量流率对金属颗粒的尺寸及分布有很大影响，本文根据热力学第一定律推导出雾化气体质量流率的表达式，气体质量流率主要受雾化器出口面积及气体膨胀比的影响，出口面积愈大，膨胀比愈小，气体质量流率愈大，当临界膨胀比（Ｐ２／Ｐ１）ｃ＝时，气体质量流率达到最大值。     

喷射成形工艺过程数值计算的研究进展

主要介绍了国内外目前对喷射成形过程中3个重要工艺环节(即雾化过程、金属熔滴沉积坯凝固时的热传输以及沉积坯形状控制)数值计算的研究进展,同时简介了喷射成形工艺流程,并对喷射成形数值计算以后的发展提出了一些观点.     

喷射沉积快速凝固材料的研究及应用概况

喷射沉积是一种新型的快速凝固技术，近年来广泛应用于研究和开发多种高性能愉速凝固材料。简要介绍了喷射沉积技术的基本原理和特点，对其在快速凝固材料中的应用进行了综述。     

热等静压对喷射成形TiAl基合金孔隙率的影响

着重研究了气体辅助喷射成形和离心喷射沉积形成的Ｔｉ－４８Ａｌ－２Ｍｎ－２Ｎｂ金属间化合物的孔隙率以及热等静压工艺对合金孔隙率的影响，利用Ｑｕａｎｔｉｍｅｔ图象分析仪定量测试了各种状态样品的孔隙率。结果表明，气体雾化成形合金的孔隙率约３．２９％，离心喷射盛开有合金的孔隙率约２．２０％，孔隙率的大小与喷射成形工艺密切相关。     

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。     

喷射成形Al_(95)Cu_2Fe_1Ni_1Ce_(0.5)Zr_(0.5)合金的微观组织形成机制及拉伸性能

采用喷射成形技术制备了Al95Cu2Fe1Ni1Ce0.5Zr0.5合金材料，研究了该合金快速凝固组织的形成机制，并对沉积态及热挤压态材料的拉伸性能进行了测试．结果表明：喷射成形快速凝固技术显著地细化了合金组织．预成形毛坯组织的微观不均匀性使沉积态材料的综合力学性能降低；热挤压工艺可改善合金的均匀性，提高材料性能．     

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 .     

多层喷射沉积技术用设备

多层喷射沉积(Multi-Iayer spray deposition)技术是由陈振华教授和黄培云院士在传统喷射沉积技术的基础上于1992年开发出来的一种新型的快速凝固(Rapidly solidification)技术.其组成主要包括以下几个系统:金属熔化系统,雾化气体供应系统,雾化系统,接收系统以及辅助系统(见图1).     

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.     

喷射沉积快速凝固技术制备镁合金的研究现状及展望

喷射沉积是一种新型的快速凝固技术,被广泛用于研究和开发高性能的快速凝固材料.叙述了喷射沉积快速凝固技术的原理,综述了喷射沉积镁合金的特点和研究现状,并对其发展前景进行了展望.     

快速凝固技术制备颗粒增强铝基复合材料的研究进展

颗粒增强铝基复合材料的快速凝固技术是新近发展起来的一种新型材料复合技术，旨在将复合材料和快速凝固的优势相结合。目前其工艺和材料研究在国际上尚处于初期阶段，已出现的制备方法主要有三类，即快速凝固熔铸、粉末冶金和雾化沉积。着重分析、对比和评价了这些方法的工艺过程和材料制备特点。