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 .     

喷射沉积板材成形与热应力研究

研究了板材的多层喷射沉积制备工艺过程中出现的热应力及其对材料成形的影响规律．提出界面热应力、层间热应力和不均匀沉积热应力均为主要的热应力，进而对相关的板材成形实验现象作出了合理的解释．在综合考虑工艺参数、热应力和板材成形三者关系的基础上，优化工艺参数，制备出５００ｍｍ３００ｍｍ２０ｍｍ的耐热铝合金ＦＶＳ０８１２板材     

雾化器对喷射成型的影响

喷射沉积工艺作为一种新兴的快速凝固技术,已经被广泛应用于研究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,着重研究了喷射成型过程中,雾化器摆动,以及沉积器旋转速度对制备圆锭的成型性的影响。结果发现,改变雾化器摆动角度(θ≠0),可以改变沉积坯的几何形状。要获得较好的盘、柱状沉积坯,雾化器摆动起始位置一定要在水平位置。在雾化器摆动的条件下,改变沉积器抽拉速度V()可以有效改善沉积坯的几何形状。     

雾化喷射成形过程的计算机模拟

为了探索喷射沉积工艺的优化参数,在分析了喷射沉积工艺过程的基础上,对定点喷射和多层喷射等问题进行了计算机图像模拟,并利用图像讨论了一些工艺规律．结果表明定点喷射时喷嘴的结构参数β越大,雾化锥中的物质分布越不均匀;多层喷射时工艺参数ωx／ωy由有理数趋于无理数时,沉积坯物质分布由不均匀转为均匀．     

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。     

喷射成形M3型高速钢碳化物组织特征与加热过程演化

采用常规铸造和喷射成形工艺分别制备了M3型高速钢铸坯和沉积坯.利用扫描电子显微镜、X射线能谱和X射线衍射等分析方法对冷却速度对合金的显微组织的影响,加热温度对M3高速钢中M2C共晶碳化物分解行为的影响,以及热加工变形后铸态和沉积态组织的变化进行了研究.结果表明:铸态合金含有粗大的一次枝晶和M2C共晶碳化物,而喷射成形沉积坯主要为等轴晶且碳化物细小均匀;冷却速度的提高极大地抑制了碳化物的析出和晶粒长大;加热温度的提高有利于M2C共晶碳化物分解,过高的温度使得分解后的M6C长大,不利于合金性能的提高;沉积坯经恰当的预热处理和热变形可以获得理想的变形组织.     

多层喷射沉积制备Al-Fe-V-Si合金管坯

为开发制备高性能Al Fe V Si耐热铝合金的新型工艺 ,研究了用多层喷射沉积制备该合金管坯的规律 ,探讨了熔体温度、雾化气压、喷射高度等工艺参数对管坯组织结构的影响 .研究结果表明 ,通过工艺优化可以制备性能优异的耐热铝合金管坯 .挤压加工后的性能为 :在 2 5℃ ,σb =44 9MPa ,δ =7.6 % ;在 35 0℃ ,σb =1 85MPa ,δ =6 .0 % .这与用粉末冶金方法制备的相近 ,且明显高于用传统喷射沉积工艺制备的该材料性能 .     

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.     

铸态和沉积态Al-25Si-5Fe-3Cu合金的显微组织与相形成

采用常规铸造和喷射成形工艺制备了含硅达25%(质量分数)的过共晶Al-Si合金,利用SEM(EDS)、XRD和DSC等分析方法对合金的显微组织和相熔解析出进行了分析研究.结果表明,铸态合金含有粗大块状初晶Si相和粗大针片状含铁相,而喷射成形工艺能够使二者的尺寸、形貌发生改变而有利于合金性能的提高.同时,铸态和沉积态合金中均含有基体Al、初晶Si和Al2Cu相,不同的是铸态合金中含铁相主要为δ-Al4FeSi2相,而沉积态合金中以β-Al5FeSi相为主.分析其原因主要是糊状层的存在引起沉积坯冷却速度降低而导致沉积坯中发生δ-Al4FeSi2相的转变及共晶组织增加,致使沉积态合金中β-Al5FeSi相为主要含铁相.采用DSC实验对沉积态合金在熔化和凝固过程中发生的反应进行了讨论.     

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．     

金属材料喷射沉积3D打印工艺

针对现有金属材料3D打印技术存在成本高、效率低的问题,提出一种由三维CAD模型驱动数控系统,直接实现多品种、小批量、结构复杂金属零部件柔性、高效制造的方法—喷射沉积3D打印成形,介绍该工艺原理。搭建了实验平台,并以铋锡合金为成形材料,采用单道、单层、实体分层次的工艺试验过程,分别研究喷头孔径、喷头移动速度、送气速度对单道成形轨迹的影响,成形路径、路径搭接率对单层成形表面形貌的影响,最后对喷射沉积3D打印成形铋锡合金实体的断口进行观察。研究结果表明:当喷头孔径为0.6 mm、送气速度为10 m L/min、喷头移动速度为10 mm/s时,所得单道成形轨迹均匀性较好;当采用S形路径及搭接率为50%时,可以获得较高质量单层成形表面;喷射沉积3D打印技术可以实现金属件的快速高效制造,成形效率可达50 cm3/h,为现有成熟金属件3D打印成形技术的2~3倍。     

喷射沉积6066Al的触变成形组织与性能

采用自行开发的多程喷射沉积工艺制备 6 0 6 6 Al( Al- 1.37Mg- 1.37Si- 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的影响 .结果表明 :喷射沉积材料的细等轴晶组织平均晶粒度为 15 μm;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 ,材料力学性能与锻件相当     

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．     

SiCp/Al电子封装复合材料预成形坯的制备

在本实验中将SiC颗粒与粘结剂混合,温压制备成坯块,进行了热脱脂与预烧结,研究了热脱脂-预烧结后坯块的线性膨胀率、孔隙度、强度与工艺条件的关系,对预成形坯的显微组织形貌进行分析.结果表明,通过有效地控制成形、脱脂与烧结等工艺参数,能制备出具有适合强度和孔隙度的预成形坯.     

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     

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     

铝合金触变成形技术及其应用

铝合金触变成形是一种新兴的材料成形工艺,它大大改善压型、压室和冲头的受热条件,延长了使用寿命,制件尺寸精度高,降低制件成本。综述了触变成形技术中的锭坯制备、二次加热、压铸成形和计算机仿真等问题,同时也简述了铝合金触变成形在工业中的应用。     

雾化喷射沉积成形材料制备技术的新进展

雾化喷射沉积成形是一种新型的近终型坯件制备技术，可用于不同合金，该技术已经开始进入工业化应用阶段，它具有快速凝固一次成形的优点，为新材料的研究与发展提供了有力的工具，受到世界各国的重视，本文对喷射沉积成形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合评述。     

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。     

Mn对喷射沉积Al-25Si-xFe-yMn合金中Fe相的影响

通过喷射沉积工艺制备了Al-25Si-xFe-yMn(Mn/Fe质量比在0～1之间)系列合金的沉积坯,利用SEM、XRD和EDX对这些沉积坯的微观组织进行分析.结果表明,添加Mn元素,将生成颗粒状的α-Al15(Fe,Mn)3Si2,取代了针状的δ-Al4FeSi2和β-Al5FeSi相,从而显著地改善高硅铝合金中的Fe相的形貌,并且随着Mn/Fe质量比的提高,沉积坯中颗粒状的α-Al15(Fe,Mn)3Si2含量也增加,而针状相的含量却减少,当Mn/Fe质量比增加到0.83或1时,在沉积坯中只发现颗粒状的α-Al15(Fe,Mn)3Si2.