1、先进凝固技术制备金属材料1快速凝固与新材料凝固与快速凝固快速凝固 采用急冷技术或深度过冷技术获得很高的凝固前沿推进速率的凝固过程（以极快的凝固速度由液态转变为固态）。 较常规凝固快得多的冷却速度和大得多的过冷度 2一、快凝材料的特点传输被抑制 为亚稳创造了条件 新组织 新性能成分亚稳：如过饱和固溶结构亚稳：如非晶、准晶形态亚稳：如微晶、纳米晶、弥散相1. 扩大亚稳固溶度 快速凝固时固液界面前进速度很大，发生溶质捕获，扩大亚稳固溶度。如： Sn-Pb合金中， Sn中Pb最大平衡固溶度 1.45%，急冷后可增至 26% 。32. 发现新的亚稳相 已利用快凝技术发现了数百种亚稳相。如用溅射急冷，在
2、F-C系中发现了六角晶系的亚稳相；在 Ni-P合金快凝组织中发现了三种新的亚稳相。3. 生成微晶、纳米晶、准晶和非晶 急冷后可使 Cu-Zn-Al合金晶粒尺寸减小两个数量级；可使 Stellite 6 合金的晶粒尺寸小至 0.5m。树枝晶臂间距细化：如激光快速熔凝工具钢，冷却速度 5106K/s时，二次树枝晶臂间距小至 0.3pm左右；在急冷 Al-14at%Mn 合金中发现五次对称准晶，之后又发现八次、十次、十二次对称准晶。44. 减小偏析 快速凝固可获得精细组织和高度弥散的第二相，充分抑制元素偏析及有害相的析出，克服普通凝固两大弊病。 Ni-33Mo-17W 合金： 铸态组织中约有 20%
3、体积分数粗大 MoW相，约几百微米，激光快速熔凝后弥散分布。 铸造镍基合金： 铝、钛总量不能超过 10.5%，否则出现有害相；快凝后总量可达 13.5%，无有害相出现。5二、快凝对性能的影响1. 提高强度 IN100合金：工 艺 断裂 强 度 /MPa 屈服 强 度 /MPa 延伸率 /%普通 铸态 982 914 8雾 化粉末法 1676 1202 16 快凝铝合金：强度、塑性提高，替代钛合金，轻、价低；加锂，更轻，强度更高。 快凝非晶化：非晶 Fe78Mo2B20断裂强度可达 2747MPa；非晶 Fe80B20断裂强度也达2541MPa；非晶 Ti50Be40Zr10断裂强度为 1648
4、MPa，而密度只有 4.1g/cm3 。 6 提高疲劳强度：快冷 2024-3Li铝合金在 107周下的疲劳强度为 290MPa，较普通工艺生产的高约 100MPa。表面激光处理也能显著提高热、冷抗疲劳性能。原因：消除晶界粗大第二相、产生弯曲组织、晶粒大大细化。2. 提高塑性 Fe-5Si-3Al合金：延伸率从 1% 提高至 6.4% 。 超塑性 ：雾化法生产的 IN100合金，延伸率可达 1500% 。 一次压成型新工艺Al-6.7Mg-1.6Li：具有超塑性的变形速率 10-4s-1至 10-2s-1。73. 提高耐磨性 快速凝固提高硬度，进而提高耐磨性。4. 提高耐蚀性 成分均匀、组织精
5、细。5. 提高磁性能 非晶材料是理想的软磁材料。 6. 提高催化性能 活化、比表面积大大提高。 8三、快速凝固方法三种基本途径用高速气流打击金属液体，或在离心力的作用下使之雾化成十分细小 的液滴，最后凝固成粉末。把液态金属喷到急冷板或转动的滚轮上，凝固成很薄的金属箔或丝。用激光或高能电子束熔化极薄一层金属表层，整块金属基体起到自身冷却剂的作用。91. 雾化法 影响粉末质量的因素： 喷流直径；喷嘴至金属液流的距离；气压；喷气流与金属液流的夹角；过热度；金属液流直径；合金成分；金属的热物理性质。特点： 粒度分布宽 氩气雾化冷速不高， 102103K/s；含氧量较高；粉末往往有较高的气孔率，密度低；粉末颗粒有卫星组织；粒度不均；合格粉收得率低。 氦气强制对流离心雾化冷速提高到 105K/s；卫星组织、气孔率减少；成分均匀；树枝晶臂间距减小 . 超声雾化采用速度为 2.5马赫，频率为 20000100000Hz的脉冲超声氩气或氦气直接撞击金属液流。 旋转电极法利用离心力把液态金属甩出成为液滴，冷速低，颗粒大，无卫星组织。 10
