雾化喷射沉积成型凝固过程模拟Ⅱ.Al-Cu合金的计算结果

根据本文作者提出的喷射沉积成型沉积体内的凝固模型,对典型的Al-Cu合金进行了计算分析结果表明,工艺参数（如沉积速率和沉积时雾化锥的温度）和材料的热物性（如界面换热系数）对沉积体内的凝固过程有明显影响在沉积热力学条件（沉积前雾化锥的热力学状态）相同的情况下,沉积表面的温度随工艺参数和材料热物性发生显著变化所以,必须以沉积表面温度的变化作为工艺控制的参考、以往提出的以沉积前雾化锥热力学状态作为工艺控制标准的原则需要重新加以考虑     

SIMULATION OF SOLIDIFICATION BEHAVIOR IN SPRAY DEPOSITED PREFORMⅠ. Theoretical Analysis

本文采用“虚拟”凝固层的概念,通过对沉积坯件内凝固过程的理论分析。建立了相应的理论模型,为进一步分析沉积坯件中的凝固行为提供了理论依据。     

喷射沉积过程中半固态流变组织演变

分析了喷射沉积过程中半固态流变组织演变过程,提出喷射沉积合金细小的等轴晶的凝固组织是飞行阶段快速冷却和沉积阶段沉积体表面糊状凝固层中半固态流变组织演变的结果,沉积体凝固过程是一种微米级流变铸造过程:不同大小、不同状态、不同温度、不同的运动速度的雾滴以高速高频的雾滴撞击沉积体表面,产生足够的剪切应力和剪切速率,使沉积体半固态糊状凝固层具有流变特性,飞行阶段形成快速凝固组织在沉积阶段沉积体表面糊状凝固层中发生变温粗化,最终形成细小的等轴晶。     

定向凝固镍基高温合金表面微弧火花外延沉积MCrAlY涂层

在分析微弧火花沉积工艺产生的单熔体快速凝固过程的基础上,提出将微弧火花沉积用于制备具有定向凝固特征的防护涂层.结果表明:采用微弧火花沉积可在定向凝固高温合金表面获得超细的胞状柱晶结构、外延生长的MCrAlY涂层.与激光外延生长涂层相比,微弧火花外延涂层能够保持完全的柱状晶结构,而激光外延涂层表层通常会形成等轴晶层;另外,在组织均匀性、组织粗细、界面熔合区大小等方面微弧火花涂层具有明显的优势.     

金属熔滴连续沉积、凝固重叠工艺及实验验证

金属熔滴均匀连续沉积是一种新型的3D打印技术和快速原型(RP)技术。本文系统研究了铝熔滴连续沉积到基板表面的瞬态传热传质现象,沉积机理主要包括金属熔体的毛细现象及固液界面的传热、凝固、搭接和重熔。采用VOF方法对连续沉积的金属熔滴在水平固定铝基板表面沉积进行3D建模。针对凝固传热过程中不同参数下熔滴在铝基板表面沉积、凝固进行了研究,通过数值计算与实验验证,各种工艺参数的影响,如喷射速度、基板温度、熔滴直径与碰撞最大铺展因子的影响,显示了很好的一致性。基于上述研究,成形形貌和内部微观结构之间的定量关系进一步验证了金属熔滴连续沉积、凝固重叠工艺的可行性。此工艺为金属微沉积制造实施有效的过程控制提供指导。     

盘,柱状喷射沉积毛坯的形状控制及组织分析

喷射沉积工艺作为一种新兴的快速凝固技术,已经被广泛地应用于研制和开发各种高性能的快速凝固材料,近年来发展非常迅速。通过对喷射沉积工艺参数的分析和调整,制备了不同形状的ＡｌＣｕＦｅＮｉＣｅＺｒ合金沉积毛坯,实现了对喷射沉积毛坯的形状和尺寸的初步控制;同时研究了过喷粉末的粒度分布规律以及沉积毛坯的致密度和显微组织。结果发现,倾斜喷射（θ≠０）,沉积器抽拉（Ｖ≠０）和自旋（ω≠０）条件下,可以有效地改善沉积坯的几何外形,获得形状较好的盘、柱状沉积坯,其致密度大于９６％,沉积坯组织细小、均匀,晶粒的平均尺寸为５μｍ左右,过喷粉末的平均粒度为３０μｍ。     

激光熔化沉积AerMet100超高强度钢凝固组织及高温稳定性

利用激光熔化沉积技术制备AerMet100超高强度钢厚板试样,利用OM、SEM和EDS研究了激光熔化沉积态组织,通过在885~1150℃范围内的高温固溶热处理研究了激光熔化沉积AerMet100钢的高温组织稳定性。结果表明,激光熔化沉积态AerMet100钢具有细小均匀、沿沉积方向定向生长的快速凝固胞状树枝晶组织,合金元素在胞晶尺寸范围内存在一定的凝固偏析,激光熔化沉积各层之间存在层间热影响区,而且AerMet100钢激光熔化沉积快速凝固胞状树枝晶组织具有异常优异的高温组织稳定性,其快速凝固胞状树枝晶特征可以保持到1100℃,原位快速凝固胞状树枝晶极低的界面能及其很弱的凝固偏析是该组织具有异常优异的高温组织稳定性的主要原因。     

混合焓对激光多层沉积Ti-6Al-4V合金凝固组织的影响

分别以预合金粉末和混合元素粉末为原料进行激光多层沉积Ti-6A-4V合金,采用XRD研究了预合金粉末、混合元素粉末和沉积试样的相组成,采用金相显微镜研究了沉积试样的凝固组织.结果表明,预合金法激光多层沉积Ti-6Al-4V合金的凝固组织由外延生长的柱状晶组成,且随激光功率的提高,合金凝固组织倾向于由柱状晶转变为等轴晶;随着激光功率由1600 W增加至2700 W,混合元素法激光多层沉积Ti-6Al-4V合金的凝固组织则由粗大等轴晶逐渐转变为外延生长的柱状晶.扫描速率对合金凝固组织的影响较小.对混合焓对合金凝固组织的影响进行了讨论.     

激光多层沉积Ti-6Al-3Mo合金的微观组织与性能

以纯Ti,Al,Mo元素粉末为原料,采用激光多层沉积技术制备Ti-6Al-3Mo合金,研究了激光多层沉积Ti-6Al-3Mo合金的微观组织特征及硬度分布.首先针对合金沉积层的凝固组织展开研究,分析激光多层沉积Ti-6Al-3Mo合金的凝固组织的形态特征及形成规律,并结合多元合金凝固柱状晶/等轴晶转变模型分析其形成机理.结果表明,激光多层沉积Ti-6Al-3Mo合金的凝固组织由外延生长的粗大柱状晶组成,仅在沉积试样的最顶部,形成一层薄薄的细小等轴晶;其次研究了β晶内α相的形成和分布.结果表明,原始β晶内的微观组织主要由大量的α束域,初生魏氏α板条以及板条间β相组成.在组织研究的基础上,对沉积层不同区域的硬度分布进行测试,为激光多层沉积Ti-6Al-3Mo合金的进一步深入研究及应用奠定科学基础.     

沉积成形制造技术（SDM）的研究与应用

SDM技术是一种将金属液弥散为小液滴,而沉积成形并快速凝固的材料制备新技术,可用于不同的合金.该工艺是发展快速凝固制造技术的一个新途径,具有广阔的应用前景.本文叙述了该技术的产生、原理、应用及其优缺点,并对该技术的发展现状及其在材料科学研究中的应用情况进行了综述和分析.     

雾化沉积快速凝固过程的计算机模拟：I.理论模型

本文对雾化沉积过程流体流动动力学以及合金凝固过程的热量传输进行了详细的理论分析。着重讨论了气体的出口速度，气体和金属熔体的质量流率、金属微滴尺寸分布运动速度等参量，建立了合金在雾化沉积阶段的热量传输控制方程。     

喷射沉积高硅铝合金显微组织及形成机理

研究了喷射沉积Ａｌ－２０％Ｓｉ及Ａｌ－３０％Ｓｉ合金坯料的显微组织及形成机理。结果表明,两种合金的喷射沉积态组织为细小的团块状Ｓｉ均匀地分布于基体α上,没有共晶组织出现。形成该组织特征的机理是由于在沉积阶段凝固过程中合金发生了离异共晶,在雾化阶段大的冷却速度下形成的大量Ｓｉ相核心以及在沉积阶段相对较低的冷却速度为这一过程提供了动力学条件。通过自行设计的沉积阶段凝固的模拟实验,对这一机理进行了验证;     

雾化喷射沉积金属间化合物(铝化物)的研究进展

喷射沉积技术是一种用快速凝固方法制备大块致密金属材料的高新技术,它结合了快速凝固、半固态处理和近净成形的优点.近十几年来,喷射沉积技术在基础理论和实际应用方面都得到了广泛和深入的发展.本文总结了喷射沉积技术在金属间化合物(铝化物)领域的新进展.     

《中国表面工程》2009年第6期

定向凝固镍基高温合金表面微弧火花外延沉积MCrAlY涂层在分析微弧火花沉积工艺产生的单熔体快速凝固过程的基础上,提出将微弧火花沉积用于制备具有定向凝固特征的防护涂层。结果表明:采用微弧火花沉积可在定向凝固高温合金表面获得超细的胞状柱晶结构、外延生长的MCrAlY涂层。     

熔融金属喷射沉积技术的发展与应用

喷射沉积是１种快速凝固材料制备新技术。本文叙述该技术的产生及应用发展和原理。在贵金属材料领域将有重要的应用 。     

阴极等离子体电解沉积Co、Cr金属涂层及Ni-Cr、Co-Cr合金涂层

采用阴极等离子体电解沉积的方法制备了Co、Cr金属涂层以及Ni-Cr、Co-Cr合金涂层,并研究了不同主盐浓度和酸浓度对涂层结构和形貌的影响。结果表明,在阴极等离子体电解沉积过程中,涂层形貌演变规律主要取决于沉积速率和等离子体电弧的作用。较低的主盐浓度和较高的酸含量可以降低沉积速率,在等离子体电弧的作用下,沉积物可以充分地快速熔融并凝固,形成均匀、致密的涂层;而在较高的主盐浓度和较低的酸含量下,由于沉积速率快,大量的沉积物无法完全被等离子体电弧熔融,所以易形成枝晶或者粉末。     

喷射沉积耐热高硅铝合金Al-17Si-3Fe-4Ni-1Ce组织及性能的研究

在研究快速凝固高硅铝合金的组织特征和快速凝同工艺的基础上,对合金的成分进行了重新设计,加入了新的合金元素来提高合金的耐热性,并使用超音雾化和喷射沉积快速凝固技术制备了Al-17Si-3Fe-4Ni-1Ce合金粉末、沉积坯.而且还制作了沉积坯的挤压坯,采用XRD、SEM及TEM对合金的微观组织进行了观察和分析,采用差热分析法进行了相变分析,对合金沉积坯和挤压态在不同的温度下进行了加热,并分别比较了在不同温度下加热后的微观组织及硬度.此外还对铸态合金及快速凝固合金进行了耐磨性能比较试验.研究发现,喷射沉积工艺有效地细化了合金组织,使硅相和富铁相得以细化.Fe、Ni、Ce的加入,还有效地抑制了Si相的扩散及长大,同时,在合金中形成金属间化合物,因而提高了合金的耐热性,使合金的使用温度由原来的150℃提高到500℃,完全能满足需要.快速凝固制备的耐磨合金的耐磨性能远远好于铸态合金.     

高性能镁合金的特种制备技术

镁合金管、棒、板及异型材料在汽车、电子、航空、航天等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景，但其加工成形性能差。采用快速凝固、喷射沉积技术制备镁合金，可细化合金的晶粒，改善其变形能力，是获得高性能镁合金材料的最佳选择。本文系统介绍了快速凝固、喷射沉积技术制备高性能镁合金材料的方法。     

雾化沉积快速凝固过程的计算机模拟：Ⅱ.数值分析

在理论模型的基础上，计算了Ａｌ－４．５％Ｃｕ合金在雾化沉积过程的气体出口速度，气体与金属熔体的质量流率。微滴平均尺寸和微滴运动速度等流体流动动力学参量以及合金在雾化和沉积阶段的温度、固相分数和冷却速度等凝固参量的变化规律，并对计算结果作了分析和讨论。     

喷射沉积多孔材料致密化工艺的研究现状

作为一种集快速凝固、半固态加工和近终成形加工于一体的新型材料制备方法,多层喷射沉积技术及其应用受到了广泛的关注.简要介绍与回顾了喷射沉积技术及其致密化的原理、特点及其发展历史,总结了适于喷射沉积多孔材料塑性变形的基本规律,重点介绍了大尺寸喷射沉积坯料的后续致密化加工的研究进展.并对今后的发展方向进行了探讨与展望.