雾化沉积与多孔材料的制备

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1、一、简述雾化过程工艺参数及其作用规律？1、金属液温度，合金种类；导液管直径，雾化压力；雾化器结构，气体种类等。这些因素主要雾滴尺寸；工艺参数还有喷射距离，主要影响雾滴密度分布、温度变化、速度变化。二、简述沉积过程工艺参数及其作用规律？工艺参数：沉积器结构、沉积器运动方式、沉积器运动速度；主要影响形状的控制及粘附效率沉积坯尺寸、沉积器温度及材料、环境状态；主要影响沉积坯温度及沉积组织三、雾化沉积材料的孔隙形成机理？其种类和成因可以分为以下三种机制：填隙式孔隙：主要由液相不足以充填颗粒之间的间隙所致卷吸式孔隙：此类孔隙源自雾化时高速气体对金属液流的破碎过程。一小部分气体可被裹挟或卷吸而被捕获并残留

2、在固态层中是其形成的根本原因凝固收缩孔隙：有两种来源，一为沉积过程中产生，二为熔滴飞行中发生凝固时产生收缩并因固相在沉积时未被有效重熔而保留下来危害：微观孔隙的存在是喷射成形工艺的一种本征缺陷，对材料机械性能特别是塑性和韧性有很大影响。通过优化工艺参数可以减少这一影响，热等静压、挤压与锻造等方法是致密化的重要手段。研究表明，适宜的热加工工艺可以将预制锭的致密度提高到接近理论密度的水平。雾化沉积技术现状和应用？1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喷射成形的概念最早由英国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

3、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。在此期间，Singer教授的学生Brooks等人对Osprey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，使喷射成形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教授对喷射成形铝合金、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

4、行了卓有成效的研究。喷射成形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，喷射成形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喷射成形国际会议。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）、DREX

5、EL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目前喷射沉积

6、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。我国有关喷射成形技术的最早报道可以追溯到1987年。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合金的喷射成形研究，随后该所于1987—2000年先后研究了Al-Li合金板材

7、、Al-Si棒材及高硅钢片的喷射成形等，1999年建成了国内目前最大的喷射成形设备（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喷射成形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”期间建成了大型的喷射成形设备，可在该设备上制造