雾化沉积技术现状和应用

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1、目录一、国内外喷射沉积技术发展历程１1国外喷射沉积技术发展历程１2国内喷射沉积技术发展历程２3喷射沉积坯件形状模型研究现状４4喷射沉积技术的工业化发展现状４二雾化沉积技术工艺的产业化状况６一、国内外喷射沉积技术发展历程1国外喷射沉积技术发展历程雾化沉积技术的概念最早由英国Swansea大学Singer教授于1968年提出，并于1972年获得专利。作为工程技术则是从1974年英国OspreyMetals公司取得专利权开始，该公司成功地将Singer提出喷射沉积成形应用于锻造毛坯的生产，发明了著名的Osprey工艺[1]。在此期间，Singer教授的学生Brooks等人对Os

2、prey工艺作大量研究，设计制造了多种Osprey成套设备，并致力于成形工艺和扩大实用范围的研究，先后在Al-Cu、高合金铸铁、工具钢、高温合金中得到良好效果，取得多项专利，使雾化沉积技术技术获得了迅速发展。美国加州理工学院欧文分校的E.J.Lavernia教授对雾化沉积技术铝合金、镁合金、反应喷射沉积金属基复合材料、喷射沉积过程的基础（如雾化液滴沉积过程的临界条件）和喷射沉积过程中等轴晶粒的形成机制等方面均进行了卓有成效的研究[2]。雾化沉积技术技术经历了适用合金系统的实验研究（1975—1984年）、工艺优化和雾化沉积机理的研究（1984—1992年）、雾化技术规模的

3、扩大与产业化（1992—1998年）等自身发展和重大改进的历程。近年来，雾化沉积技术技术已成为材料科学与工程界的研究和产业化发展的热点之一。自2000年开始，每3年举行一次喷射沉积及熔体雾化国际会议，第三届会议于2006年在德国不来梅大学召开，2009年9月在美国巴尔的摩召开第4届喷射沉积及熔体雾化国际会议暨第七届雾化沉积技术国际会议。国际上正在进行研究和开发的科研机构和企业主要有：美国的美国海军武器中心（NSWC）、麻省理工学院（MIT）、DREXEL大学、加州理工学院和ALCOA铝业公司等，英国的牛津大学、剑桥大学、伯明翰大学、OSPREY公司和FORGEDROLL公

4、司等，德国PEAK公司和BREMEN大学，瑞典SANDVIK钢厂以及日本住友重工等。国外喷射沉积技术的应用开发主要集中在圆锭坯和管坯上，对平板产品的应用较少。目前，已经能生产直径450mm和长度2500mm的棒材，其收得率可高达70%～85%，所生产的管坯直径为150～1800mm、长度为8000mm，其收得率为80%～90%。而成形的合金材料主要有铝硅合金、铝锂合金、2000及7000系列铝合金、各种铜合金、不锈钢和特种合金等。2国内喷射沉积技术发展历程９目前喷射沉积技术的研究在国内已经普遍开展起来，主要的研究单位有：中国科学院金属研究所、北京有色金属研究院、北京航空材

5、料研究院、北京科技大学、中南大学、哈尔滨工业大学、上海钢铁研究所、宝钢集团、湖南大学和西北工业大学等。经过二十几年的发展，国内各科研单位在对喷射沉积工艺过程的原理研究及利用喷射沉积技术制备材料以及试验研究方面已达到一定的水平，研究的内容主要是围绕着雾化机理、沉积机理、材料配方、成形建模等方面。我国有关雾化沉积技术技术的最早报道可以追溯到1987年[3]。在第六届国际快冷金属会议上，中科院金属所张永昌宣读了有关Al-Si-Cu合金的雾化沉积技术研究，随后该所于1987—2000年先后研究了Al-Li合金板材、Al-Si棒材及高硅钢片的雾化沉积技术等，1999年建成了国内目前

6、最大的雾化沉积技术设备（雾化室体积3.2m×1m×2m），熔炼炉一次可熔炼200kg以上，成形可达管材Φ400mm×1000mm，板材500mm×1000mm×30mm，棒材Φ200mm×1000mm。北京有色研究院石力开教授等在雾化沉积技术技术制备铝合金方面进行了大量的研制和开发，该院在“九五”期间建成了大型的雾化沉积技术设备，可在该设备上制造最大尺寸Φ（150~250）mm×（500~1000）mm的圆锭，Φ300mm×30mm×500mm的管坯等，主要研究Al-Si合金汽车缸内衬套和7000系超高强度铝合金。哈尔滨工业大学李庆春教授等于同期建成了雾化沉积技术设备，主

7、要开展了7000和2000系高强铝合金、高强耐温铝合金以及Al-Si系耐磨低膨胀合金等材料的雾化沉积技术。北京科技大学张济山教授等在引进英国Singer教授的专利和喷嘴的基础上建成一台小型设备，开展Al-Pb和原位反应雾化沉积技术的研究。宝钢章靖国教授等研究用雾化沉积技术技术制造超高碳钢和工、模具钢。中南大学陈振华、黄培云发明了多层雾化沉积技术技术专利，改变传统喷射沉积工艺中雾化锥/基底的单向直线运动模式，利用往复沉积强化冷却效果，解决制备厚坯件时组织易恶化为铸态组织的问题。中国兵器科学研究院（兵器52所）对高镁铝合金及镁合金