喷射成型制备的Al23Si5Fe合金圆锭的凝固组织

根据喷射成型的工艺过程特点, 研究了喷射成型制备的高硅铝合金圆锭凝固组织。结果表明： 喷射成型过程中, 在沉积坯件的上表面存在一个有一定尺寸的液态金属熔池; 沉积坯件的凝固组织与粉末凝固组织有明显差别： 沉积坯件整体上呈逐层凝固, 但不同部位的微观组织随凝固速度的不同而有明显区别     

H13钢喷射成形热锻模坯组织分析

对喷射成形H13热锻模沉积坯进行了金相分析、SEM组织形貌观察和能谱分析、硬度宏观分布测试。结果表明:喷射沉积H13钢的凝固晶粒为细小等轴晶,晶粒大小分布不均匀;喷射态的微观组织主要由贝氏体、马氏体、残留奥氏体组成,并有少量碳化物及夹杂物;喷射沉积坯的宏观组织存在明显层状特征,层与层之间存在不同程度的孔隙,沉积坯的底部及顶部区域的孔隙率高;孔隙率高、组织不均匀是沉积坯硬度分布不均的原因;造成沉积坯组织不均匀的原因是金属液流温度和速度在整个喷射过程不均匀。     

CuCr25触头材料的喷射成形制备及其组织分析

研究了CuCr25合金的快速凝固喷射成形制备工艺，考察了喷射成形过程中各工艺参数对沉积坯件成形性的影响，观察和对比了喷射成形、真空熔铸和真空浸渗3种不同工艺制备的触头材料的显微组织。结果表明：喷射成形制备的材料具有典型的快速凝固组织，合金化状况良好，微观组织均匀，Cr析出相细小并弥散地分布在Cu基体中，Cr颗粒尺寸大约为3～10μm。这将大幅度提高材料的耐电压、抗电击穿等电学性能。     

快速凝固Al-Fe-V-Si合金喷射沉积坯的显微组织与力学性能

用喷射沉积法制备快凝Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si合金沉积坯,通过金相、X射线衍射、透射电镜、扫描电镜、拉伸力学性能测试等分析手段研究快凝Al-Fe-V-Si合金喷射沉积坯的显微组织与力学性能。结果表明,喷射沉积Al-Fe-V-Si合金坯是由形状大小不同的雾化液滴沉积凝固微区(粉末)构成,也存在大量的孔隙和原始粉末界面。沉积坯主要由α(Al) Al12(Fe,V)3Si(bcc,a≈1.260nm)的两相混合组织构成,细小的Al12(Fe,V)3Si球形颗粒均匀分布在α(Al)基体上,但不同粉末内部组织形态存在差异,使沉积坯表现出组织微观不均匀性。喷射沉积坯的力学性能与坯体致密度存在强烈的依赖关系,大量孔隙和原始粉末界面的存在使得坯体强度和塑性都处于较低的水平。     

喷射成形Al-Fe-V-Si系耐热铝合金的制备工艺和性能

采用喷射成形方法制备了不同成分的Al-Fe-V-Si耐热铝合金，对喷射成形工艺参数进行了优化，对沉积坯件的热挤压工艺进行了探索，对材料的组织进行了分析，并对不同成分材料的性能进行了比较。结果表明：当喷射成形工艺参数选择合理时，沉积坯件具有良好的成形性与致密度，在随后的热挤压过程中，通过较低的挤压比即可使材料达到全致密；沉积坯件热挤压温度的降低有利于使材料获得更高的力学性能；同时，通过对合金成分的优化，可以获得加工和使用性能更加优良的Al-Fe-V-Si耐热铝合金。     

SIMULATION OF SOLIDIFICAFION BEHAVIOR IN SPRAY DEPOSITED PREFORM Ⅱ.Calculation Results For Al-Cu Alloy

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,工艺参数和材料的热物性对沉积体内的凝固过程有明显影响。     

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。     

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。     

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（Osprey）工艺研究

介绍了喷射成形制备材料的方法。在自行研制的小型喷射成形装置上对铝进行了喷射沉积试验，并制造出预成型盘件。研究表明，喷射沉积材料晶粒细小、组织均匀，致密度接近１００％，硬度、抗拉强度和规定非比例伸长应力等指标均比铸态有明显改善。     

雾化沉积棒坯的生长机制研究

利用计算机数值模拟技术与实验相结合,研究了喷射成型过程中棒坯的生长机制。结果表明：在雾化沉积棒坯过程中,当工艺参数合适且接收器后退速度ｖ〈ａ．ｃｏｓφ时,在经过一个瞬时时,沉积态棒坯将以等直径的方式生长。在其它工艺参数恒定的条件下,调整接收器的后退速度ｖ,可制备出不同直径的沉积态棒坯。在结束阶段,随着中间包内金属熔体液面高度的降低,熔体质量流率不断减少,喷射轴中心的喷雾密度函数ａ下降,此时,依靠相     

大尺寸铝基复合材料锭坯的喷射共沉积制备技术及装置

为了解决陶瓷颗粒增强铝基复合材料大直径厚壁管坯、圆柱锭坯和环件的制备技术问题,作者发明了坩埚移动式自动化控制喷射共沉积技术和一系列装置,研究了喷射共沉积过程原理及基本规律,制备出了尺寸为dout650 mm/din 300 mm×1 200 mm的6066Al/SiCp管坯,d700mm×600 mm的7075Al/SiCp圆柱锭坯和dout1 200mm/din600 mm×250 mm的7075Al/SiCp环件.沉积层的冷速达104K/s.在沉积过程中雾化颗粒的沉积轨迹是一种有规律的扭合曲线.实验结果表明,该技术是适合于制备大尺寸快速凝固铝基复合材料坯件的理想技术.     

喷射共沉积6066Al/SiCp复合材料的组织与性能

采用喷射共沉积方法和热挤压工艺制备６０６６Ａｌ／ＳｉＣｐ颗粒复合材料,对工艺过程中发生的组织变化和力学性能进行了研究。结果表明,喷射共沉积方法能制备增强颗粒分布均匀,与基体结合好,具有快速凝固组织特征的颗粒增强复合材料锭坯,经过热挤压致密化后,材料组织细小,基体过饱和度明显,析出相在时效过程中迅速析出,粒度细小、弥散,与ＳｉＣ颗粒共同增强基体,力学性能优异。     

喷射共沉只60661Al／SiCp复合材料的组织与性能

采用喷射共沉积方法和热挤压工艺蛊６０６６Ａｌ／ＳｉＣｐ颗粒复合材料,对工艺过程中发生的组织变化和力学性能进行了研究。结果表明,喷射共沉积方法能制备增强颗粒分布均匀,与基体结合好,具有快速凝固组织特征的颗粒增强复合材料锭坯,经过热挤压致密化后,材料组织细小,基体过饱和度明显,析出相在时效过程中迅速析出,粒度细小、弥散,与ＳｉＣ颗粒共同增强基体,力学性能优异。     

喷射成形过程模拟研究

喷射成形将快速凝固技术与金属材料的直接成形技术有机地结合起来，是一种先进的材料制备技术，可用于制备晶粒细小、成分均匀、合金元素过饱和度高的管坯、板坯或圆柱坯等。为了认识喷射成形过程，优化设计喷射成形工艺，近年来人们对喷射成形过程开展了大量的模拟研究工作。介绍了雾化液滴冷却凝固过程模型和喷射成形沉积坯形状演变过程模型。     

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.     

p/m比值对喷射成形70Si30Al合金沉积坯件的影响

采用喷射成形技术制备了70Si30Al合金,研究了在喷射成形工艺过程中雾化气体压力与金属熔体质量流率比值(p/m)对沉积坯件的影响.结果表明:p/m比值对沉积坯件的实收率、初生硅尺寸、致密度有显著影响.随着p/m比值增大,沉积坯件实收率、初生硅相平均尺寸、致密度均减小;综合考虑p/m比值对实收率、初生硅尺寸、致密度的影响,分析认为,在喷射成形工艺过程中最佳的p/m比值应在0.209～0.231 MPa/(kg·min-1)之间.     

Al对Ti-B4C-蔗糖（C的前驱体）体系的影响

以Ti-B4C-蔗糖(C的前驱体)为主体系,添加5wt%Al进行自反应喷射成形复相结构陶瓷坯件试验.分析Al对其反应特性的影响.结果表明:Al的加入降低了体系中所有反应的起始温度,促进了体系的燃烧合成与反应转化,并生成了TiAl2和Al2O3新相;Al的加入缩短了喷射粒子转化为陶瓷液滴的时间,促进了目标产物碳氮化钛和硼化钛的生成;Al的加入使金属的氧化由钛的一元氧化变为钛、铝的二元氧化,并因铝的选择性氧化而抑制了自反应喷射成形过程中Ti的氧化,使喷射沉积坯件内不含副产物相TiO2,这些对控制喷射沉积工艺和改善沉积坯件的组织结构有利.     

喷射成形技术国内外发展与应用概况

喷射成形将金属熔体雾化和雾化液滴沉积合为一体,可直接由液态金属制备具有快速凝固组织特征的大块金属坯体.介绍了喷射成形技术的原理、特点、工艺改进及在不同材料中的研究及应用情况,综合评述了喷射成形技术在国内外的产业化现状,探讨了喷射成形技术的几个重要应用发展方向.     

3D形状模型辅助喷射成形工艺的优化

喷射盛开有工艺能够以较少的工序生产整体致密、成分均匀、晶粒细化、力学性能优良的坯件，但控制喷射成形过程的独立工艺参数却较多，给工艺优化带来困难。结合所建立的３Ｄ形状模型，针对两处不同运动的沉积器，探讨了喷射滴所质量流率沿雾化锥的轴向及径向的空间分布，研究了雾化压力、沉积距离、沉积器下降速度、偏心及倾斜角对高温合金沉积坯形状及致密度的影响，研究结果表明，通过计算机辅助优化工艺参数后，可以获得所需形状