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1、2000年6月第29卷第3期(总第162期)云南冶金YUNNANMETALLURGYJun.2000Vol.29.No.3(Sum162)粉末冶金快速凝固技术与材料谢明,刘建良,邓忠民,吕贤勇,施安,郭忠燕,管伟民,郑福前(昆明贵金属研究所,云南昆明650221)摘要:以粉末冶金快速凝固技术和材料为线索,系统评述了快速凝固制粉技术的发展、材料特性以及在金属材料领域的应用,最终阐述了该领域的研究现状与发展前景。关键词:快速凝固;技术;材料;应用中图分类号:TF1225文献标识码:A文章编号:1006-0308(2000)03-0026-07Ra
2、pidSolidificationTechniquesandMaterialsinPowderMetallurgyXIEMing,LIUJian-liang,DENZhong-min,LUXian-yong,SHIAn,GUOZhong-yan,GUANWei-minandZHENGFu-qian(KunmingInstituteofPreciousMetals,Kunming,Yunnan650221,China)ABSTRACT:Basedontheinformationofrapidsolidificationtechniquesand
3、materialsutilizedinpowdermetallurgy,thedevelopmentofrapidsolidificationtechniques,thematerialscharacteristicsandtheirapplicationsinthefieldofmetalmaterialswerereviewedsystematically.Thecurrentstudiesandfuturedevelopmentsinthisfieldwerepresented.KEYWORDS:rapidsolidification;
4、technique;materials;application1前言晶材料和纳米材料。90年代非平衡材料领域的研究已集中在材料的应用方面,包括新设备、新工艺快速凝固技术及材料的研究始于20世纪50年和新产品的开发,达到降低成本和规模化生产的目代末,Pol.Duwez和H.willens首次报道了合金被的。快速淬火冷却为玻璃态,如Au70Si30非晶态合金。以后又相继发现了快速凝固生成非平衡结晶相和扩2快速凝固理论的由来大固溶度极限,如Cu-Ag,Ag-Ge合金等。由于快速凝固一般指以大于105-106K/s的冷却速应用快速凝固技术不仅可以显著
5、改善现有合金的微率进行液相凝固成固相,是一种非平衡的凝固过观组织结构和提高其性能,而且还可以研制在常规铸造条件下无法获得的具有优异性能的新型合金。程,往往生成亚稳相(非晶、准晶、微晶和纳米晶),使粉末和材料具有特殊的性能和用途2。实本世纪60年代末期,平衡材料的研究基本上停止现液态金属的快速凝固有两条途径:(1)传统的急而非平衡材料则认为是寻找新型功能材料和结构材冷快速凝固过程;(2)深过冷熔体的快速凝固。料的新途径。快速疑固材料的研究动态如图1所示,国内外有关的研究资料说明1,70年代金属材对于快速凝固粉末材料,直到现在还没有令人满意的理论
6、,关键在于单个颗粒长大之前,制备足料研究的重点是非晶态材料,以及热激活能对非晶够多的晶粒。即一定的金属和合金成分,在相当大态材料转变机理的研究。80年代研究的重点是微的冷却速率下,使其处于不平衡的亚稳状态,从而收稿日期:19990604九五攻关项目(95E11-3)作者简介:谢明(1965~),男,云南昆明人,高级工程师。26谢明等粉末冶金快速凝固技术与材料合,获得微晶、纳米晶组织。因此,快速凝固过程将呈现出许多与常规凝固不同的动力学特性。快速凝固粉末的制备目前国内外多采用水雾化,气体雾化,离心雾化和多辊雾化等,下面就气体雾化法金属液滴的快速
7、凝固进行说明。在液态金属雾化过程中,微小液滴以对流、传导和辐射三种方式散热,但是主要以对流传热为主。金属液滴总的表面换热系数难以直接测定,根据对流传热方程3:43c2/)1/6(v/d)1/2
h=2K/d+06(K(2-1)h-热交换系数,K、、c和分别是冷却介质的热传导系数、密度、比热和粘度,d-雾化液滴直径,v-液滴与冷却介质之间的相对运动速率。由(2-1)式可知,金属液滴的表面传热系数随着液滴尺寸的减小而增大,提高冷却速率是实现图1快速凝固材料的研究动态这一过程的唯一手段。当液态金属过冷度达到临界Fig1Studytrendofrap
8、idsolidificationmaterials冷度(Tc)时,则金属可完全实现快速凝固。凝固得到快速凝固粉末(非晶、准晶),或者在枝晶以条件与材料的显微组织结构
