多层喷射沉积制备耐热铝合金管坯热流分析(Ⅱ) --沉积过程热流分析

通过建立沉积阶段热流分析模型，对多层喷射沉积制备耐热铝合金管坯过程中喷射流沉积后的凝固和冷却进行了分析．喷射流沉积后与基体／沉积坯的传导热交换占热输出率的90％以上，在沉积过程中，沉积面的温度变化呈周期性的升降．计算结果表明，多层喷射沉积采用移动坩埚式扫描方式，延长了喷射流沉积时间间隔，喷射流沉积后可以获得10^3K／s以上的冷却速度。     

多层喷射沉积耐热铝合金管坯热流分析(Ⅰ)--雾化过程热流分析

建立了多层喷射沉积制备管坯的雾化过程热流模型，并对耐热铝合金熔滴在雾化飞行过程中与雾化气流的动能和热能交换进行了计算和分析．计算结果表明：①小直径熔滴在飞行过程中的平均冷却速度较大，其凝固可以在较短时间内完成；②不同直径熔滴飞行过程中的平均冷却速度均随飞行距离的增加而减小；③在0～0．2m的雾化距离内，直径为10～220μm的耐热铝合金熔滴平均冷却速度可以达到10^4K／s以上．     

多层喷射沉积的装置和原理

为了解决铝合金厚壁管坯、厚板坯和大直径圆锭坯的制备技术问题 ,提出了多层喷射沉积的概念 ,发明了多层喷射沉积技术和一系列装置 ,采用该装置制备出了规格为 Φ外 80 0 mm/ Φ内 3 6 0 mm× 12 0 0 mm,重达10 0 0 kg的耐热铝合金 (80 0 9)管坯 ,Φ70 0 mm× 12 0 0 mm的 6 0 6 6 Al/ Si Cp的复合材料圆柱锭坯 ,管、锭坯冷速达 10 4K/ s,经挤压后性能优异 .研究了多层喷射沉积的过程原理 ,结果表明 ,在多层喷射沉积工艺中 ,金属液滴的沉积轨迹、粘结方式、凝固规律以及工艺特点与传统喷射沉积技术有明显区别 ,多层喷射沉积装置是一种制备大尺寸快速凝固近形坯件的理想装置 .     

多层喷射沉积制备高硅铝合金工艺研究

利用多层喷射沉积装置制备了Al－17Si－2CU－1Mg合金板坯．通过金相观察研究了过热温度和冷却条件对合金板坯显微组织的影响，探讨了基底材料、基底表面温度和沉积板坯的粘附与脱落的关系，提出了合适的工艺条件．     

多层喷射沉积的传热凝固规律研究

在传统的喷射沉积工艺理论研究的基础上,研究了多层喷射沉积工艺中雾化与沉积阶段特有的传热凝固规律.由于多层喷射沉积的凝固特征为液相分数很高的雾化颗粒流在固态的沉积表面高速碰撞铺展成薄层,粘结和急冷凝固有机结合,使得多层喷射沉积坯的冷却速度不仅远大于传统喷射沉积坯的冷却速度,而且大于气体雾化粉末颗粒的冷速.文章采用GrantP.S理论对多层喷射沉积坯进行了热流分析.根据公式进行传热计算,得出了多层喷射沉积坯的冷却速度为1.3×104～1.2×106K/s.另外,根据铝合金沉积坯二次枝晶臂间距与冷却速度关系,得出枝晶臂间距为0.6μm,对应冷却速度为5×105K/s.同时坯料的显微组织特征支持了传热计算结果.     

改善喷射沉积耐热铝合金板坯轧制成形性能的研究

喷射沉积Al-8．5Fe-1．3V-1．7Si(8009)耐热铝合金板坯是由基体金属和孔隙、少量颗粒边界的氧化膜组成的，微观组织缺乏良好的冶金结合，直接采用轧制使其致密化产生塑性变形，在工艺上存在极大的难度，轧制时易出现板坯表面裂纹及边裂。本文研究了8009合金的包套轧制、交叉横轧工艺，实验结果表明：采用包套轧制、交叉横轧工艺，有效地改善了喷射沉积板坯的轧制成形性能，成功制备出厚度为0．6～1．0mm的薄板。     

喷射沉积6066Al的触变形组织与性能

采用自行开发的多程喷射沉积工艺制备６０６６Ａｌ（Ａｌ－１．３７Ｍｇ－３．３７Ｓｉ－０．７７Ｃｕ）圆柱坯,研究了半固态成形工艺对材料组织与力学性能影响,结果表明：喷射沉积瓣细等轴晶组织平均晶粒度为１５μｍ,在固态进行等温处理不显著粗化;在半固态发生固相颗粒长大,遵循Ｏｓｔｗａｌｄ机制,固相颗粒保持等轴形貌,具有优异的触变性能,制件形状精确,热处理过程中强化相析出迅速,峰时效时间为传统制度的１／２,材     

高性能耐热铝合金管材的制备及性能

通过多层喷射沉积方法制备了300mm／150mm×500mm(外径／内径×长)耐热铝合金管坯,并对管坯的显微结构及不同加工状态材料性能进行了检测和分析．管坯显微结构细小均匀,除Al12(Fe,V)3Si外,无其它相析出．管坯经过挤压后,密度由85．9％提高到99．8％;室温强度由210MPa提高到456MPa;高温强度由111MPa提高到181MPa．挤压管旋压后,室温强度略有降低,高温强度无差别．旋压管径425℃,3h退火后,室温强度下降约5％,高温强度差别不大．实验结果表明,多层喷射沉积耐热铝合金管坯具有良好的加工性,该技术适合于制备耐热铝合金材料．     

大尺寸耐热铝合金管坯的致密化及性能研究

通过金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等对多层喷射沉积制备的大尺寸耐热铝合金管坯及其经过挤压、旋压等致密化加工后的显微组织结构进行了检测和分析，并通过Instron拉伸实验对致密化加工过程中管坯的力学性能进行了比较．喷射沉积管坯的致密度约为88．9％，晶粒为200nm-500nm的微晶，20nm-60nm的球形或近球形析出相均匀分布于基体上．经过热致密化加工后管坯中的界面和孔洞明显愈合，析出相未见明显粗化．管坯经过挤压后，室温和350℃的断裂强度分别提高130％和400％．挤压管材旋压后，350℃力学性能变化不大，而室温屈服强度和断裂强度分别提高22％和13％．     

旋压加工对喷射沉积Al-8.5Fe-1. 3V-1.7Si 合金挤压管组织和性能的影响

采用喷射沉积-热挤压工艺制备快速凝固Al-8.5Fe-1. 3V-1.7Si耐热合金管材,并通过强力热反旋压工艺将这些挤压管进行多道次减薄,制备薄壁管;利用金相显微组织观察、透射电镜分析、扫描电镜分析和力学拉伸试验等手段,研究强力热反旋压工艺对喷射沉积Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si合金挤压管材显微组织和力学性能的影响.研究结果表明喷射沉积Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si挤压管的显微组织呈纤维条带状,不同条带中Al12(Fe,V)3Si(体心立方,a≈1.260 nm)颗粒大小和分布形貌不同,甚至出现θ-Al13 Fe4(底心单斜,a=1.543 nm,b=0.812 nm,c=1.254 nm,β=107.43°)和Al8Fe2Si(六方,a=1.270 nm,c=2.620 nm)粗块状相;条带间残留着未充分破碎的氧化物和原始粉末界面;在强力旋压过程中,条带状组织发生畸变,氧化膜破碎,并重新分布,弱结合的残留原始粉末界面减少或消失,显微组织趋于连续、均匀;与其他挤压管材相比,喷射沉积Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si合金旋压管材,力学性能明显提高,材料各向异性有所减弱.     

多层喷射沉积过共晶Al-Si-Cu-Mg合金的微观组织及力学性能

多层喷射沉积技术具有冷速快、工艺简单、氧化程度低、制备的材料组织细小且分布均匀等特点．而使高硅铝合金充分发挥实用价值的关键是细化初晶硅．作者用多层喷射沉积技术制备了过共晶Al-Si-Cu-Mg合金,并与传统的铸态冶金制备的相同化学成分的合金进行了比较．对合金的沉积坯、热挤压处理后的微观组织进行了观察与分析．结果表明,多层喷射沉积合金的初晶硅大小只有25μm左右．并对合金的拉伸性能、扫描断口进行了测试与观察,提出了合金的强化与断裂机制．     

大尺寸多层喷射沉积6066Al/SiC_p/Gr复合材料管坯的制备

采用多层喷射沉积技术与双喷嘴雾化系统制备了外径为 6 5 0mm ,内径为 30 0mm ,长为 80 0mm的大尺寸6 0 6 6Al/SiCp/Gr颗粒增强复合材料管坯 ,并成功挤压外径为 35 0mm ,内径为 2 5 0mm的管材 .在大尺寸管坯制备工艺中 ,喷射距离较短 ,金属液流率较大 ,以保证喷射流具有较高液相比例 ,与固相沉积坯表面结合良好 ,避免层间开裂 .与传统喷射沉积工艺相比 ,多层喷射沉积复合材料坯冷速较高 ,但致密度稍低 ,平均致密度约为 (88± 3) % .采用双环复合雾化器结构以粉包液的方式在雾化前加入增强颗粒 ,操作简单 ,影响工艺因素少 ,能实现增强颗粒的均匀连续加入 ,适用于大尺寸喷射沉积复合材料的连续制备 .分析了多层喷射沉积大型管坯制备工艺中有待解决的一些问题 ,为工业化制备大尺寸喷射沉积复合材料奠定了实验基础     

喷射沉积AlFeVSi合金热暴露过程中相转变与沉积态组织特点

采用喷射沉积工艺制备快速凝固AlFeVSi合金薄片和沉积管坯,通过示差热分析、X射线衍射分析、金相显微组织观察、透射电镜组织观察、硬度测试等检测手段,研究了喷射沉积AlFeVSi合金快凝薄片在高温热暴露过程中的相变和组织演变规律,并分析了喷射沉积AlFeVSi合金坯组织特点。结果表明,喷射沉积AlFeVSi快凝薄片基本上为呈微胞状的过饱和α-Al固溶体。加热温度低于500℃时,在高温热暴露过程中微胞状结构发生分解,α-Al过饱和固溶体脱溶,形成α-Al Al12(Fe,V)3Si(bcc,a≈1.260 nm)弥散颗粒的分解产物,当温度高于500℃时,Al12(Fe,V)3Si颗粒粗化聚集,并以独立形核长大的方式生成θ-Al13Fe4块状相。随着热暴露温度升高,喷射沉积AlFeVSi合金薄片的硬度呈下降趋势。喷射沉积AlFeVSi坯主要由α-Al固溶体和Al12(Fe,V)3Si颗粒组成,但也存在少量含粗大片状或块状相的非快速凝固组织。     

可编程控制器在多层喷射沉积制备管坯工艺中的应用

多层喷射沉积是一种新型的喷射沉积工艺 .对制备大厚壁管有着其优越性 ,但存在着开头难以保证的缺点 .作者分析了开头难以保证所形成的原因 .介绍了QA2 2 1 2系列可编程控制器在解决多层喷射沉积管坯形状问题中的应用 ,可更加有效地控制管坯的形状     

坩埚移动式喷射共沉积制取铝基复合材料的技术

提出了坩埚移动式喷射共沉积制备铝基SiC颗粒增强复合材料的装置和方法,并与传统的喷射共沉积装置进行了比较.在SiC颗粒增强相加入方法中,新工艺采用了双环缝复合雾化器和螺杆给料负压引流输送装置,解决了大尺寸、高SiC体积百分比复合材料坯制备技术问题.通过上述装置已经制备出Φ800×1000mm,SiC含量为20wt%,重达1t的铝基复合材料.经后续挤压、锻造加工,制备出了性能优异的6000Al/SiCp,FV0812Al/SiCp,7075Al/SiCp的大尺寸复合材料.讨论了喷射共沉积过程中金属液体对SiC颗粒的捕获机理、喷射共沉积过程中的传热与凝固特征,分析了SiC颗粒的加入对金属液粒凝固的影响.     

喷射沉积ZA35合金组织与耐蚀性

采用喷射沉积技术制备ZA35合金沉积坯,并对沉积坯进行固态热挤压制备ZA35合金。对此种方法制备的合金进行抗拉强度与耐蚀性检测,分析了喷射沉积对ZA35力学性能与耐蚀性的影响。试验表明:喷射沉积与热挤压制备的ZA35合金抗拉强度优于金属型铸造ZA35合金,采用喷射沉积与挤压制备的合金组织均匀,晶粒细小,断口观察发现随拉伸温度升高喷射沉积合金的断裂表现为穿晶断裂,韧性提高。在KOH介质中,喷射沉积ZA35合金与铸态ZA35合金相比,自腐蚀电位变正,腐蚀电流减小,耐蚀性增强。     

喷射成形原位反应TiC/Al-Fe-V-Si复合材料的显微组织

使用X射线衍射（XRD)、光镜(OM）、电子扫描电镜(SEM)、透射电镜（TEM）等对在TiC／Al-Fe-V—Si合金中原位反应生成TiC的喷射沉积坯件的显微组织进行了分析和研究．结果表明，原位反应生成的TiC颗粒在喷射沉积过程中抑制了针状相的形成，改善了合金的显微组织，生成的TiC颗粒均匀地分布在合金基体中．