第1章 喷射成形成技术发展概况
1.2 喷射成形工艺的基本特点
在空气或惰性气体环境中,金属在坩埚中加热到合金液相线温度以上。一只塞子通过坯料的**堵在坩埚**的导流管的上部,如图1.1所示。塞子中间的热电偶可连续测量坯料的温度。当达到预定温度时,一般高于合金液相线的50~200℃,接通雾化器的高压惰性气体,提起塞子使金属液流过导流管。此外,也可以将一块坯料堵在导流管的上部,直到其熔化使金属液流出为止,或用可旋转的坩埚将金属液倒人雾化器上部的加热的漏包中。对用于飞机涡轮盘的镍基锻造坯件,采用电渣重熔和冷室感应加热坩埚〔5〕。对铝合金还采用了陶瓷过滤器。金属导流管一般为陶瓷,如石墨、ZrO2、Al2O3,或耐热金属如W。液态金属流进入雾化室,被高速气流雾化成不同尺寸的熔滴。为补偿液体流出造成的水静压力的降低,以及相应的金属质量流速的降低,有时采用逐渐增加熔炼室的气压。
雾化熔滴在基板上沉积,基板可发生转动或平动,见图l.1。过喷的颗粒不断被分离器由雾化室排出。由于过喷颗粒的表面积较高,对某些金属,如铝或钛会发生强烈的放热反应,必须避免粉末的聚集和点火或快速氧化,需采用奥氏体(抗火花)钢容器。必须小心处理过喷粉末以避免粉末同呼吸道、皮肤或眼睛接触。
1.2.1优点
(1)高致密度:直接沉积后的密度一般可达理论值的95%以上,如果工艺控制合理,则可达99%以上,经冷加工或热加工后很容易达到完全致密。
(2)低含氧量:由于沉积过程的时间很短(约10-3s)且受到惰性气体的保护,沉积体内的氧含量一般远低于同类粉末合金的水平,而与同类铸造合金相近。
(3)快速凝固的显微组织特征:包括形成细小的等轴晶组织(10~l00Um),宏观偏析的消除,显微偏析和偏析相的生成受到**,一次相的析出均匀细小(0.5~15Um),二次析出和共晶相细化,合金成分更趋均匀和可形成亚稳过饱和固溶体等〔7.8〕。
(4)合金性能提高:喷射沉积材料的性能(如耐蚀、耐磨、磁性及强度和韧性等理化和力学性能)比常规铸锻材料有较大的提高,与粉末材料相当。此外,合金的热加工性能大大改善,使通常不能变形加工的铸造材料可以热加工成形,甚至可以获得超塑性。
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