第二章-喷射成型技术-材料制备技术ppt课件.ppt

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1、我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物1第第2章章 喷射成型技术喷射成型技术喷射成型（spray forming）是20世纪60年代提出的学术思想，经过多年的发展80年代逐渐成熟的一种快速凝固新技术，喷射成型(spray forming),又称喷射雾化沉积(spray atomization and deposition)或喷射铸造(spray casting)等,是用快速凝固方法制备大块、致密材料的高新科学技术，它把液态金属的雾化（快速凝固）和雾化熔滴的沉积（熔滴动态致密化）自然地结合起来，以最

2、少的工序，直接制备整体致密并具有快速凝固组织特征的块状金属材料或坯件。喷射成形技术与传统的铸造、铸锭冶金、粉末冶金相比具有明显的技术和经济优势，近年来被广泛用于研制和开发高性能金属材料，如铝合金、铜合金、特殊钢、高温合金、金属间化合物以及金属基复合材料等，可制备圆柱形棒料或 铸坯、板材、管件、环形件、覆层管等不同形状的成品、半成品或坯料，喷射成型材料已进入产业化应用阶段，用于冶金工业、汽车制造、航空航天、电子信息等多个领域，在国内外得到了快速的发展。2.1 喷射成型技术原理与工艺我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：

3、表里边有一个活的生物图图2-1 喷射成形示意图喷射成形示意图2.1.1技术原理技术原理喷射成型主要由合金熔液的雾化、雾化熔滴的飞行与冷却、沉积坯的生长三个连续过程构成。其成型过程如图2-1所示，其基本原理：在高速惰性气体（氩气或氦气）的作用下，将熔融金属或合金液流雾化成弥散的液态颗粒，并将其喷射到水冷的金属沉积器上，迅速形成高速致密的预成形毛坯。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物32.2喷射成型的雾化过程1.气体雾化 在气体雾化中，高速气体射流的动能将连续金属液流分散成熔滴。空气或水也可作用雾

4、化介质，但因过度的氧化，在喷射成型技术中很少采用。雾化介质的选择主要考虑以下因素：金属粉末成分（是否发生不良反应）；所需的冷却速度（同最终坯件的显微组织密切相关）；成本。 目前用于喷射成型的气体雾化方法主要包括以下几种。 （1）亚音速气体雾化 （2）超声气体雾化 常用的雾化器结构有两种基本类型： （1）限制性（闭）雾化器 （2）自由降落（开）雾化器我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物图图2-5 离心雾化喷射成形的示意图离心雾化喷射成形的示意图2.离心雾化对最简单的离心雾化，液态金属由快速转动的板

5、或盘甩出，如图2-5所示。为实现雾化，转动盘边缘的离心力加速液态金属，使其超过表面张力和粘滞力，液体变为非稳态并破碎。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物5第第2章章 喷射成型技术喷射成型技术 对于某一种具体产品形式的雾化沉积坯，它的质量、形状、尺寸、主要通过具有一定功能的喷射成型装置和按照优化的雾化沉积工艺来实现和保证的，装置和工艺之间有内在的相互依存关系。喷射成型装置的技术关键主要包括装置总体布局、雾化喷嘴、沉积器结构和运动方式等。 装置结构布局 （1）倾斜布局 沉积器按一定的角度倾斜配置，

6、如图2-6（a）所示。由于雾化锥中熔滴射流的质量分布（流率分布）不均匀，为了得到形状、尺寸、质量优良的柱形坯，坯件的成形生长方向和熔滴射流方向之间必须保持一定角度的倾斜关系。 （2）垂直布局 如图2-6（b）所示，为了克服倾斜布局对坯件尺寸的限制，发展了大尺寸沉积坯垂直生长的结构布局。倾斜固定的雾化喷嘴，产生倾斜的雾化熔滴射流，射流方向与坯件生长方向的相对关系仍保持固定的倾角。 （3）水平布局 如图2-6（c）所示，这种布局的最大优点在于能够沉积很长的坯，在液体金属源足够充分时甚至有可能沉积连续的大直径坯件，而不受厂房高度的限制。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美

7、丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（b b）垂垂直直分分布布（a a）倾倾斜斜分分布布（c c）水水平平分分布布1 11 11 12 23 34 45 56 67 77 76 65 54 43 32 22 23 34 45 56 67 7 (a) 倾斜布局倾斜布局 (b)垂直布局垂直布局 (c)水平布局水平布局 图图2-6 喷射成形装置示意喷射成形装置示意1雾化室；雾化室；2雾化器；雾化器；3坩埚；坩埚；4金属液；金属液；5雾化流；雾化流；6沉积柸；沉积柸； 7沉积器沉积器我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我

8、也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物7第第2章章 喷射成型技术喷射成型技术雾化喷嘴系统 喷嘴系统始终是喷射成型装置的关键技术，大体上沿着固定式单喷嘴扫描式喷嘴双喷嘴扫描型双喷嘴的方向发展（如图2-7）。雾化喷嘴系统的安装服从于装置布局的需要，可以垂直或倾斜固定以产生不同的雾化射流。 （1）单喷嘴 固定式单喷嘴及垂直布局是最初采用的结构，沉积坯形状难以控制、收得率低、沉积坯尺寸小、表面质量差，用于实验室研究。 （2）扫描型喷嘴 扫描型喷嘴和倾斜布局能改善雾化锥的熔滴质量（流率），使其分布更趋均匀。喷射前后的扫描角度和频率可以根据沉积坯的行状、尺寸按优化工艺确定的参量，通过控制伺候

9、机电来驱动喷嘴扫描机构的工作。 （3）双喷嘴 采用双喷嘴使坯料的温度刨面得到很大的改善，中心的射流通常在较高气/液比下工作，相应地形成坯件的心部，而另一个射流形成坯的边部外壳，两个射流相互覆盖，提供一种渐变的条件 （4）扫描型双喷射 扫描型双喷嘴系统可制备在大直径沉积坯，同时也能达到整体致密，表面质量改善，坯料尺寸精度提高。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 (a) 垂直单固定垂直单固定 (b) 倾斜单扫描倾斜单扫描 (c) 倾斜双扫描倾斜双扫描 图图2-7 雾化喷嘴及沉积温度场示意图雾化喷嘴

10、及沉积温度场示意图我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物装置n真空熔炼n雾化喷嘴系统n液压传动沉积器n抽真空系统n送料系统n收粉除尘n真空排气及压力控制n冷却水9我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物n晶粒组织n气体含量n宏观偏析n致密度n热塑性n力学性能10第第2章章 喷射成型技术喷射成型技术成型材料特性成型材料特性我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我

11、也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物11(a) 常规变形合金常规变形合金 (b) 喷射成形合金喷射成形合金 图图2-8 GH742合金的热工艺塑性合金的热工艺塑性气体含量 喷射成型过程中，金属熔滴的雾化是在惰性气体保护下进行的，且时间较短，被氧化程度很低。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物12第第2章章 喷射成型技术喷射成型技术共喷射成型的技术特点与工艺 （1）技术特点 共喷射沉积技术是在基体材料合金液喷射沉积工艺的基础上，将增强颗粒加入到雾化的合金液流中，使两者同时沉积，获得

12、复合材料的技术。与合金液喷射沉积快速凝固技术相同，雾化的合金液在进入沉积体以前，有些为凝固状态，有些为液态，而是些为半凝固状态，从而陈基体的表面维持一个很薄的液膜，凝固在较高速率下完成。 采用共喷射沉积技术制备颗粒增强复合材料具有以下有以下优点： 由于增强颗粒与合金液的接触时间短，凝固速率快，合金液与增强颗粒之间发生化学反应的倾向小； 不会发生由重力作用引起的增强颗粒沉聚，也可减少偏析。 增强颗粒在与合金液滴接触的过程中，由于合金液的冷却速率快，颗粒被融化的程度小，所以颗粒可以基本保持其原始尺寸。 通过控制喷射角度和速率可以控制增强颗粒的加入量和分布。 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，

13、为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 图图2-9 共喷射沉积工作原理示意图共喷射沉积工作原理示意图 1一雾化室；一雾化室；2一熔化炉；一熔化炉；3一雾化器；一雾化器；4一沉积体；一沉积体； 5压力释放罩；压力释放罩； 6一粉末回收料；一粉末回收料；7一搜集室一搜集室我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物14第第2章章 喷射成型技术喷射成型技术图图2-10 反应雾化喷射沉积成形的示意图反应雾化喷射沉积成形的示意图非连续增强金属基复合材料的喷

14、射成型技术非连续增强金属基复合材料的喷射成型技术反应合成金属基复合材料技术主要可分为三种类型： 液态反应合成，主要包括气-液反应法、固-液反应法和加盐反应法等； 固态反应合成，主要包括白蔓延高温合成法、反应烧结法和机械合金化等； 反应喷射沉积，主要包括反应喷射成型和反应低压等离子喷射沉积等。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物15第第2章章 喷射成型技术喷射成型技术 图图2-11多层喷射沉积管坯生产装置原理多层喷射沉积管坯生产装置原理 图图2-12多层喷射沉积板坯生产装置原理图多层喷射沉积板坯生

15、产装置原理图1一加热坩埚；一加热坩埚；2一喷嘴；一喷嘴；3一雾化金属液滴；一雾化金属液滴； 1一加热坩埚；一加热坩埚；2一喷嘴；一喷嘴；3一雾化金属液滴；一雾化金属液滴；4一旋转轴；一旋转轴；5一喷射沉积坯；一喷射沉积坯；6一雾化室；一雾化室； 4一强化外冷装置；一强化外冷装置；5一水冷小车；一水冷小车；7一强制外冷装置；一强制外冷装置；8一排气口一排气口 6一雾化室；一雾化室；7一排气口一排气口我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物16第第2章章 喷射成型技术喷射成型技术 （a）生产设备）生产设

16、备 (b) 合金圆锭产品合金圆锭产品 图图2-13 喷射成形过共晶喷射成形过共晶Al-Si系合金圆锭生产设备和产品系合金圆锭生产设备和产品(德国德国PEAK公司公司)喷射成型技术的工业化应用现状喷射成型技术的工业化应用现状我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物喷射成型铝合金喷射成型铝合金 铝合金具有密度低、比强度高、韧性好和耐腐蚀等优点，是航空航天、交通运输、机械制造行业中不可缺少的重要结构材料。将喷射成型技术用于一些合金化程度高的铝合金的制备，可以显著 细化合金坯锭的组织，消除粗大的第二相质点，

17、减轻宏观和微观偏析，增加合金中的固溶度，从而获得各种性能优异烦人铝合金材料。 喷射成型过共晶铝硅合金喷射成型过共晶铝硅合金 过共晶Al-Si系合金具有质量轻、热膨胀系数低、耐磨性好等优点，目前已被世界各国工业广泛使用。 喷射成型过共晶Al-Si系合金目前在国外最主要的用途是被用于制造汽车发动机中的一些关键部位。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物18第第2章章 喷射成型技术喷射成型技术图图2-14 喷射成形过共晶喷射成形过共晶Al-Si合金缸套合金缸套(德国奔驰公司德国奔驰公司V6发动机发动机)

18、我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物19第第2章章 喷射成型技术喷射成型技术图图2-15 国内采用喷射成形过共晶国内采用喷射成形过共晶A1Si系合金制备的发动机新型缸套样品系合金制备的发动机新型缸套样品我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物20第第2章章 喷射成型技术喷射成型技术图图2-16 国内采用喷射成形工艺制备的超高强国内采用喷射成形工艺制备的超高强7000系铝合金沉积坯件系铝合金沉积坯件 如

19、图2-16所示为利用喷射成型技术制备的超高强度7000铝合金沉积坯件。将喷射成型高强度铝合金沉积坯进行后续的变形加工和相应的热处理，生产出具有优异的常规力学性能、动态力学性能和抗应力腐蚀性能的喷射成型超高强度7000系铝合金材料我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物21第第2章章 喷射成型技术喷射成型技术图图2-17 国内采用喷射成形及热变形加工国内采用喷射成形及热变形加工/热处理工艺制备的超高强热处理工艺制备的超高强7000系系 铝铝 合金锻件合金锻件/挤压件挤压件我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐

20、怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物22第第2章章 喷射成型技术喷射成型技术图图2-18 美国美国Howment公司生产的喷射成形高温合金环形件公司生产的喷射成形高温合金环形件高温合金中的强化元素多，成分复杂，使得热加工性能变差。传统的铸造高温合金具有严重的组织偏析，晶粒较为粗大，快凝粉末冶金工序繁多，成本昂贵，氧化严重。喷射成型高温合金我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物23第第2章章 喷射成型技术喷射成型技术图图2-19

21、瑞典的瑞典的Sandvik工厂利用喷射成形技术生产的复合钢管工厂利用喷射成形技术生产的复合钢管高温铝合金管我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物24第第2章章 喷射成型技术喷射成型技术图图2-20 Osprey公司生产的特殊钢坯公司生产的特殊钢坯(直径直径400mm,长长1m)喷射成型钢铁合金喷射成型钢铁合金喷射成型对于提高工具钢、磨具钢、高速钢等特殊的性能已得到世界各国工业部门的普遍关注。轧辊轧辊是轧制轧件的工具，是轧机上的主要消耗部件。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样

22、一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物25第第2章章 喷射成型技术喷射成型技术图图2-21 瑞士瑞士Swissmetall Boillat公司生产的公司生产的 喷射成形铜合金坯锭喷射成形铜合金坯锭高合金钢 最初Osprey公司用300Kg容量的水平设备生产200mm直径的钢锭，在同Danish steel等三家公司合作开发大直径钢锭计划实施过程中，将设备容量扩大到1.2t，目前能生产直径为200mm、325mm和400mm，长度达1.2m的工具钢和沉淀硬化不锈钢以及高速钢锭坯。如图2-20所示。这些高合金钢具有优良的性能，其制造成本可与冶金铸造工艺相竞争

23、。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物26第第2章章 喷射成型技术喷射成型技术 图图2-22 国内采用喷射成形工艺制备的国内采用喷射成形工艺制备的CuCr50合金触头材料合金触头材料我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物喷射成型铜合金 汽车工业中大量使用的焊接电极头，要求有好的电导性、高的硬度和足够高的高温强度，以保证产品的使用寿命，降低维护费用。德国Wieland工厂1991年进入这一领域从事开发

24、，他们利用喷射成型技术制备的Cu-Cr-Zr电极头，具有均匀细小的显微组织，其寿命 是连珠电极头的2倍；开发的氧化铝颗粒增强Cu-Cr-Zr复合材料电极头，以用于汽车工业中镀锌钢板的焊接。该公司利用喷射成型技术制备了长达2500mm的铜合金棒坯，如图2-21所示。如图2-22所示为我国的白净有色金属研究总院和北京科技大学利用喷射成型技术开发出了高熔点的CuCr50和CuCr25合金触头材料棒坯，材料中的Cu基体呈网格状分布，而类似球形的Cr相均匀分布在Cu基体上，其中Cr相颗粒尺寸平均值为15我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我

25、的猜测没有错：表里边有一个活的生物28第第2章章 喷射成型技术喷射成型技术图图2-23 喷射成形喷射成形A170si合金封装的功率放大器合金封装的功率放大器我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物29第第2章章 喷射成型技术喷射成型技术图图2-24 国内利用喷射成形技术制备的国内利用喷射成形技术制备的Al-6070Si合金热沉片合金热沉片我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物喷射成型硅铝合金硅铝合金是一

26、种性能优越的电子封装材料，它具有低的热膨胀系数、高的热导率和低的密度，而且，可以根据基体的需要，通过铝硅合金的调整，得到不同热膨胀系数的封装材料，此外，该材料还具有良好的热、机械稳定性（使用温度可达到），良好的机械加工性能，可采用碳化物或多晶金刚石刀具获得较高的加工精度，易于加工成不同的形状（包括各种凹槽、窄槽和边角等），而且，该材料与环境与环境友好，不含有害健康的元素，易于循环处理，易于进行镀金、银和镍等表面涂装材料，并具有良好的焊接性能，这些都显示该材料的研究开发具有广阔的产业化应用前景。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我

27、的猜测没有错：表里边有一个活的生物31表表2-1常用喷射成形雾化介质的主要物理参数常用喷射成形雾化介质的主要物理参数介质介质相对分子质量相对分子质量热导热导率率W/(mK)比热比热容容CP/(kJ/(kgK)密度密度/(gcm3)ArHeN239.954.0028.010.0180.1570.025 0.54 5.23 1.051.780.17851.25我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物32表表2-2 喷射成形合金喷射成形合金(GH742、IN718)的拉伸性能的拉伸性能测试测试温度温度制备

28、制备方法方法屈服强度屈服强度0.2/MPa抗拉强度抗拉强度b/MPa伸长率伸长率/%断面收断面收缩率缩率A/%制备制备方法方法屈服强度屈服强度0.2/MPa抗拉强抗拉强度度b/MPa伸长伸长率率/%断面断面收缩收缩率率A/%20SF盘盘件件（742）1060144923.641.2SF环环件件（718）1228144618.631.720IM盘盘件件（742）864132917.718.9IM技技术指术指标标103512751215650SF盘盘件件（742）9571326SF环环件件（718）1039119022.033.6650IM技技术指标术指标6861127IM环环件件（718）960

29、114219.321.8我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物33表表2-3 喷射成形合金喷射成形合金(GH742、IN718)的拉伸性能的拉伸性能制备方法制备方法650/834MPa750/539MPa制备方法制备方法650/690MPaSF坯件（坯件（742）16590SF环件（环件（718）146SF盘件（盘件（742）27463SF轧环（轧环（718）235IM技术指标技术指标5050IM技术制备技术制备25我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是

30、我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物34表表2-4 非连续增强金属基复合材料的主要制备非连续增强金属基复合材料的主要制备技术比较技术比较合成技术合成技术主要工艺主要工艺主要优点主要优点存在的主要问题存在的主要问题液相合成液相合成铸造、压铸、浸渗等铸造、压铸、浸渗等低成本低成本增强相数量和尺寸受到限制增强相数量和尺寸受到限制(一般分一般分别别50m)；易；易发生不利的增强相和基体之间的界面发生不利的增强相和基体之间的界面反应；为提高增强相和基体的润湿性，反应；为提高增强相和基体的润湿性，有时需采用昂贵的增强相表面处理和有时需采用昂贵的增强相表面处理和加入适当的合金元素，会影响复

31、合材加入适当的合金元素，会影响复合材料的性能料的性能固相合成固相合成粉末冶金粉末冶金(真空热压、真空热压、 高性能、热等静压、粉高性能、热等静压、粉末挤压、粉末锻造、机末挤压、粉末锻造、机械合金化等械合金化等) 高性能、高性能、增强相的增强相的类型、数类型、数量和大小量和大小可任意选可任意选择和控制择和控制制造工艺复杂、效率低、综合成本偏制造工艺复杂、效率低、综合成本偏高，使其应用限于小批量的高性能复高，使其应用限于小批量的高性能复合材料；易氧化合金系统易发生氧化合材料；易氧化合金系统易发生氧化污染，造成性能降低和使用安全性污染，造成性能降低和使用安全性两相区合成两相区合成喷射成形喷射成形(喷

32、射成形喷射成形(包包括惰性气体喷射沉积成括惰性气体喷射沉积成形和反应形和反应(或原位或原位)喷射喷射成形成形)和热喷涂沉积成和热喷涂沉积成形形)、流变铸造、流变铸造高性能；高性能；减小界面减小界面反应；方反应；方法灵活法灵活热喷涂方法沉积效率较低；流变铸造热喷涂方法沉积效率较低；流变铸造方法工艺控制要求高，可选用的合金方法工艺控制要求高，可选用的合金系统有限系统有限我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物35表表2-5 不同工艺制备的过共晶不同工艺制备的过共晶Al-Si系合金中系合金中初晶初晶Si相

33、的尺寸相的尺寸合金合金（质量分数）（质量分数）/工艺工艺Si相的尺寸相的尺寸/mA1-17Si-4.5Cu-0.6Mg铸锭冶金铸锭冶金80Al-l7Si-4.5Cu-0.6Mg喷射成形喷射成形5Al-20Si-5Fe喷射成形喷射成形2Al-20Si-5Fe-3Cu-lMg快速凝固粉末冶金快速凝固粉末冶金3Al-20Si-3Cu-1Mg快速凝固粉末冶金快速凝固粉末冶金27A1-20Si-3Cu-1Mg铸锭冶金铸锭冶金70A1-17Si-4.5Cu-0.6Mg喷射成形喷射成形511Al-12Si喷射成形喷射成形0.5我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是

34、我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物36表表2-6 不同快速凝固工艺制备的过共晶不同快速凝固工艺制备的过共晶Al-Si系合金的力学性能系合金的力学性能合金及成分合金及成分状态状态制坯工艺制坯工艺 力学性能力学性能抗拉强度抗拉强度b/MPa屈服强度屈服强度0.2/Mpa伸长率伸长率/%A390金属型铸造金属型铸造+T6铸锭冶金铸锭冶金290290 -Al-12SiRS/PM+热挤压热挤压离心雾化离心雾化244162 19A1-12Si-2CuRS/PM+热挤压热挤压离心雾化离心雾化386233 7A1-12Si-2CuRS/PM+热挤压热挤压+T6离心雾化离心雾化476363

35、5Al-l2Si-3MgRS/PM+热挤压热挤压离心雾化离心雾化296233 15A1-12Si-3MgRS/PM+热挤压热挤压+T6离心雾化离心雾化425380 5A1-12Si-1.1NiRS/PM热挤压热挤压离心雾化离心雾化333253 13Al-12Si-0.5CoRS/PM+热挤压热挤压离心雾化离心雾化254207 20A1-12Si-0.07SrRSPM+热挤压热挤压离心雾化离心雾化283197 18A1-12Si-7.5FeRS/PM+热挤压热挤压气体雾化气体雾化325260 8.5A1-20Si-7.5FeRS/PM+热挤压热挤压气体雾化气体雾化380260 2我吓了一跳，蝎子

36、是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物37表表2-6 不同快速凝固工艺制备的过共晶不同快速凝固工艺制备的过共晶Al-Si系合金的力学性能系合金的力学性能合金及成分合金及成分状态状态制坯工艺制坯工艺 力学性能力学性能抗拉强度抗拉强度b/MPa屈服强度屈服强度0.2/Mpa伸长率伸长率/%A1-12Si-5Fe-3Cu-0.5MgRS/PM+热热挤压挤压+T6气体雾化气体雾化4860.6A1-20Si-5Fe-1.9NiRS/PM+热热挤压挤压气体雾化气体雾化413.61A1-20Si-3Cu-1Mg-5FeRS/P

37、M+热热挤压挤压+T6气体雾化气体雾化535Al-25Si-2.5Cu-1MgRS/PM+热热挤压挤压+T6气体雾化气体雾化4901.2A1-12Si-7Ni-0.45ZrRS/PM+热热挤压挤压气体雾化气体雾化4003A1-25Si-4Cu-1Mg.SF+热挤压热挤压+T6喷射成形喷射成形4163891.3Al-20Si-5Fe-3Cu-lMgSF+热挤压热挤压+T6喷射成形喷射成形4364140.9A1-20Si-5Fe-3Cu-lMg-2MnSF+热挤压热挤压+T6喷射成形喷射成形4424210.8A1-17Si-6Fe-4.5Cu-0.5MgSF+热挤压热挤压+T6喷射成形喷射成形55

38、04601我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物38表表2-7 喷射成形与粉末冶金技术制备材料的喷射成形与粉末冶金技术制备材料的力学性能力学性能试样试样热处理制度热处理制度屈服强度屈服强度0.2/MPa抗拉强度抗拉强度b/MPa断面收缩率断面收缩率A/%SD-1T67908104.9PM-1T67167351.9PM-2T7X6606916.7我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物39表表2-8 喷射

39、成形与粉末冶金技术制备材料的氧含量喷射成形与粉末冶金技术制备材料的氧含量材料材料氧含量氧含量/10-6氢含量氢含量/10-6SD式样式样502000.10.2PM式样式样1000300014我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物40表表2-9 喷射成形超高强喷射成形超高强7000系铝合金的系铝合金的力学性能力学性能合金及成分合金及成分制备加工工艺制备加工工艺 力学性能力学性能抗拉强度抗拉强度b/Mpa屈服强度屈服强度0.2/Mpa伸长率伸长率/%7034(英国英国)喷射成形喷射成形+热挤压热挤压+

40、T68008159080546Al-l0.8Zn-2.9Mg-l.7Cu(国内国内)喷射成形喷射成形+热挤压热挤压+T6800810790800911我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物41表表2-10喷射成形高温合金喷射成形高温合金B的力学性能的力学性能序号序号状态状态拉伸性能拉伸性能持久断裂持久断裂650/834MPa时间时间/h冲击值冲击值kv/(kJ/m2)抗拉强度抗拉强度b/Mpa屈服强度屈服强度0.2/Mpa伸长率伸长率/%断面收缩断面收缩率率A/E01SF135689826.336

41、.616447E02HIP1316186263797-E03SF+F+HT1139294725.832.8-54E04SF+F+HT21468106422.222.917562标准标准121075513145024注：注：SF为喷射成形；为喷射成形；F为锻造；为锻造；HT1为为1140固溶处理；固溶处理；HT2为为1180固溶处理固溶处理。我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物42第第2 2章章 喷射成形技术喷射成形技术 式中，式中，w为盘的转速；为盘的转速；D 为盘的直径；为盘的直径； 为金属为

42、金属密度；密度；为金属表面张力；为金属表面张力；A为常数。为常数。 反应合成的基本类型包括：反应合成的基本类型包括： 合成反应：合成反应：AM+BMABS (2-2) AM+BMABS (2-2) 替代反应：替代反应：AB+CAC+B (2-3)AB+CAC+B (2-3) 其中其中ABAB和和ACAC可以是氧化物、氮化物、硼化物以及可以是氧化物、氮化物、硼化物以及各种有强化功能的金属间化合物各种有强化功能的金属间化合物。 （2-1） 1 2dw DA我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物43 式中，式中，T T为反应温度；为反应温度；a aA A和和a aB B分别为分别为A A和和B B在在M M中的中的活度；活度；R R为气体常数。当为气体常数。当A A和和B B的活度满足以下条件时的活度满足以下条件时 将形成化合物将形成化合物ABAB。 (2-4) (2-5)平衡时的自由能变化为平衡时的自由能变化为01lnABGRTa a 0GRTABa ae