霧化沉積與多孔材料的制備

1、一、簡述霧化過程工藝參數(shù)及其作用規(guī)律？、簡述霧化過程工藝參數(shù)及其作用規(guī)律？1、金屬液溫度，合金種類；導液管直徑，霧化壓力；霧化器結(jié)構(gòu)，氣體種類等。這些因素主要霧滴尺寸；工藝參數(shù)還有噴射距離，主要影響霧滴密度分布、溫度變化、速度變化。二、簡述沉積過程工藝參數(shù)及其作用規(guī)律？、簡述沉積過程工藝參數(shù)及其作用規(guī)律？工藝參數(shù)：沉積器結(jié)構(gòu)、沉積器運動方式、沉積器運動速度；主要影響形狀的控制及粘附效率沉積坯尺寸、沉積器溫度及材料、環(huán)境狀態(tài)；主要影響沉積

2、坯溫度及沉積組織三、霧化沉積材料的孔隙形成機理？、霧化沉積材料的孔隙形成機理？其種類和成因可以分為以下三種機制：填隙式孔隙：主要由液相不足以充填顆粒之間的間隙所致卷吸式孔隙：此類孔隙源自霧化時高速氣體對金屬液流的破碎過程。一小部分氣體可被裹挾或卷吸而被捕獲并殘留在固態(tài)層中是其形成的根本原因凝固收縮孔隙：有兩種來源，一為沉積過程中產(chǎn)生，二為熔滴飛行中發(fā)生凝固時產(chǎn)生收縮并因固相在沉積時未被有效重熔而保留下來危害：微觀孔隙的存在是噴射成形工藝

3、的一種本征缺陷，對材料機械性能特別是塑性和韌性有很大影響。通過優(yōu)化工藝參數(shù)可以減少這一影響，熱等靜壓、擠壓與鍛造等方法是致密化的重要手段。研究表明，適宜的熱加工工藝可以將預制錠的致密度提高到接近理論密度的水平。霧化沉積技術(shù)現(xiàn)狀和應用？霧化沉積技術(shù)現(xiàn)狀和應用？1國內(nèi)外噴射沉積技術(shù)發(fā)展歷程（1）國外噴射沉積技術(shù)發(fā)展歷程噴射成形的概念最早由英國Swansea大學Singer教授于1968年提出，并于1972年獲得專利。作為工程技術(shù)則是從197

4、4年英國OspreyMetals公司取得專利權(quán)開始，該公司成功地將Singer提出噴射沉積成形應用于鍛造毛坯的生產(chǎn)，發(fā)明了著名的Osprey工藝。在此期間，Singer教授的學生Brooks等人對Osprey工藝作大量研究，設計制造了多種Osprey成套設備，并致力于成形工藝和擴大實用范圍的研究，先后在AlCu、高合金鑄鐵、工具鋼、高溫合金中得到良好效果，取得多項專利，使噴射成形技術(shù)獲得了迅速發(fā)展。美國加州理工學院歐文分校的E。J。La

5、vernia教授對噴射成形鋁合金、鎂合金、反應噴射沉積金屬基復合材料、噴射沉積過程的基礎(chǔ)（如霧化液滴沉積過程的臨界條件）和噴射沉積過程中等軸晶粒的形成機制等方面均進行了卓有成效的研究。噴射成形技術(shù)經(jīng)歷了適用合金系統(tǒng)的實驗研究（1975—1984年）、工藝優(yōu)化和霧化沉積機理的研究（1984—1992年）、霧化技術(shù)規(guī)模的擴大與產(chǎn)業(yè)化（1992—1998年）等自身發(fā)展和重大改進的歷程。近年來，噴射成形技術(shù)已成為材料科學與工程界的研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)

6、展的熱點之一。自2000年開始，每3年舉行一次噴射沉積及熔體霧化國際會議，第三屆會議于2006年在德國不來梅大學召開，2009年9月在美國巴爾的摩召開第4屆噴射沉積及熔體霧化國際會議暨第七屆噴射成形國際會議。國際上正在進行研究和開發(fā)的科研機構(gòu)和企業(yè)主要有：美國的美國海軍武器中心（NSWC）、麻省理工學院（MIT）、DREXEL大學、加州理工學院和ALCOA鋁業(yè)公司等，英國的牛津大學、劍橋大學、伯明翰大學、OSPREY公司和FGEDROL

7、L公司等，德國PEAK公司和BREMEN大學，瑞典SVIK鋼廠以及日本住友重工等。國外噴射沉積技術(shù)的應用開發(fā)主要集中在圓錠坯和管坯上，對平板產(chǎn)品的應用較少。目前，已經(jīng)能生產(chǎn)直徑450mm和長度2500mm的棒材，其收得率可高達70%～85%，所生產(chǎn)的管坯直徑為150～1800mm、長度為8000mm，其收得率為80%～90%。而成形的合金材料主要有鋁硅合金、鋁鋰合金、2000及7000系列鋁合金、各種銅合金、不銹鋼和特種(2)一些關(guān)鍵的

8、硬件技術(shù)，如適合于噴射沉積工藝過程使用的霧化器結(jié)構(gòu)、合金液體導出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究剛剛?cè)〉猛黄?，還未來得及推廣，更談不上成套設備的開發(fā)；而國內(nèi)各生產(chǎn)、研究單位的財力限制以及國外公司的技術(shù)壁壘使得全套噴射沉積設備引進又十分困難，這種狀況從設備硬件方面制約了噴射沉積技術(shù)在國內(nèi)實用化發(fā)展的速度。(3)在市場方面，國內(nèi)與工業(yè)發(fā)達國家相比所進行的市場研究相對較少，目前僅能夠追蹤世界上工業(yè)發(fā)達國家的應用發(fā)展趨勢，較少針對國內(nèi)的具體情況提出一些獨具特色的

9、應用開發(fā)方向，而國內(nèi)目前的市場環(huán)境與工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在一定區(qū)別，這種狀況從市場方面制約了噴射沉積技術(shù)在國內(nèi)實用化發(fā)展的速度。(4)資金投入較少且分散，使得國內(nèi)任何一家研究單位要想在噴射沉積成形技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)化應用方面取得全面突破十分困難，這種狀況從資金上制約了國內(nèi)噴射沉積技術(shù)的實用化發(fā)展速度。上述這些差距所造成的后果直接表現(xiàn)在國內(nèi)噴射沉積技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展嚴重滯后。到目前為止，國內(nèi)尚未形成一條完善的、可進行大批量生產(chǎn)的噴射沉積專業(yè)技術(shù)產(chǎn)

10、品生產(chǎn)線，也沒有形成一種可大量創(chuàng)造經(jīng)濟效益的噴射沉積專業(yè)技術(shù)產(chǎn)品。國內(nèi)要想在噴射沉積技術(shù)領(lǐng)域趕上工業(yè)發(fā)達國家的發(fā)展水平，需要采取有效手段彌補，至少是縮小上述的差距。1。3。3噴射沉積坯件形狀模型研究現(xiàn)狀噴射沉積的4個重要階段可用4個對應的理論模型來描述，分別為:霧化模型、噴射模型、形狀模型、凝固模型。本文主要研究管坯噴射沉積形狀模型，因此下面針對噴射沉積坯件形狀模型進行綜述。根據(jù)噴嘴運動方式，噴射成形工藝可以采用噴嘴做掃描運動和靜止兩種

11、類型。大多數(shù)的板坯及部分棒坯、管坯都采用掃描噴嘴。還可以根據(jù)噴嘴的多少和形式分為單霧化噴嘴、雙霧化噴嘴、多霧化噴嘴。不同的霧化噴嘴與沉積器組合運動得到的沉積坯可以為錠坯、管坯、板坯、環(huán)形坯業(yè)大學李榮德等對噴射成形中柱狀近終形沉積坯幾何特征檢測及智能控制、高性能鋅基材料噴射成形制備的關(guān)鍵技術(shù)開展了研究。上海交通大學的張豪等人在對工藝控制模型、霧化器結(jié)構(gòu)和成套設備深入研究的基礎(chǔ)上，開發(fā)出控制往復噴射成形技術(shù)和裝置，于2003年申請了控制往復

12、噴射成形工藝的發(fā)明專利，并于2004年首次在我國發(fā)起成立華通噴射成形有限公司，專業(yè)從事噴射成形產(chǎn)業(yè)化。獲得有益效果是：沉積坯凝固速率高（大于104Ks），組織精細（平均晶粒度0。9~20μm），同時，致密度高（大于96%）、層界面缺陷少，適宜制備大規(guī)格的沉積坯（管坯、錠坯、板坯等），材料收得率大幅度提高（大于85%）。1。3。2噴射沉積技術(shù)的工業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀射成形技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化最重要的條件是該技術(shù)必須在控制坯料形狀、尺寸公差、減少組織疏松、

13、改善表面質(zhì)量和提高合金收得率等方面的經(jīng)濟技術(shù)指標達到一定的水平，而且使其在效費比上與其他制備技術(shù)相比具有足夠的競爭能力。同時還必須針對應用對象選擇適當?shù)漠a(chǎn)品形式和合金系統(tǒng)，以充分發(fā)揮噴射成形獨特的技術(shù)優(yōu)勢，開發(fā)用其他工藝方法無法生產(chǎn)的產(chǎn)品。對噴射成形工藝過程機理的研究已十分深入，對噴射成形工藝過程的控制技術(shù)發(fā)展已基本完善，沉積坯收得率明顯提高，噴射成形材料呈多品種發(fā)展趨勢，且開發(fā)出一些傳統(tǒng)工藝不能或難于制備的新型材料，噴射成形設備的總體