第二章 喷射成型技术.ppt

第二章 喷射成型技术 主要内容 一，喷射成型概述 二，喷射成型工艺的基本原理 三，喷射成型工艺 四，喷射成型工艺特点 五，产品性能 六，发展状况与发展趋势 七，结束语 一、喷射成型概述 喷射成形（Spray Forming）技术，也有人称为喷射沉积（Spray Deposition）或喷射铸造（Spray casting）技术，这是二十世纪80年代以来，工业发达国家在传统快速凝固／粉末冶金（RS/PM）工艺基础上发展起来的一种全新的先进材料制备与成形技术。 也有这样的说法 喷射成形技术是继铸造冶金和粉末冶金方法之后发展起来的第三类金属材料制备新方法。该技术人为地控制金属熔体从液态到固态的凝固过程，包含了金属液的雾化、液滴在飞行过程中的冷却凝固及到达沉积器后的融合与后续的凝固。喷射成形组织是金属熔体分散、分步、分时凝固的综合结果。 课本上的定义 喷射成型是将喷射沉积与成形技术结合一起进行加工金属或合金成半成品或成品的新工艺。 它是将雾化液态微粒先沉积为预成形实体，然后进行各种形式冷热加工成板、带、棒、管材。 《粉末冶金原理》 二、喷射成型工艺的原理 用高压惰性气体将金属液流雾化成细小液滴，并使其沿喷嘴的轴线方向高速飞行，在这些液滴尚未完全凝固之前，将其沉积到一定形状的接收体上成形。这样，通过合理地设计接收体的形状和控制其运动方式，便可以从液态金属直接制备出具有快速凝固组织特征，整体致密的圆棒、管坯、板坯、圆盘等不同形状的沉积坯。 1， 把金属原料置于坩埚中，在大气或真空中熔炼。达到一 定过热度后，典型值为50～200 ℃ ，释放金属流进入雾化室。 2，在雾化室中金属流被惰性气体分散成液滴飞向沉积器，沉积成致密的坯体。 3，沉积器为板状或棒状，通常采用水冷或不冷却。根据沉积器形状及 运动方式的不同，沉积坯可以为板状、棒状、管状或带状。 实际操作依赖的关键技术 三、喷射成型工艺 金属粉末喷射成型工艺流程为:金属液雾化—— 液滴高速飞行 ——液滴与沉积器(或模具) 碰撞变 形及凝固成形。 喷射成型技术根据不同的加工方式为： 喷射轧制、喷射锻造、离心喷射沉积，喷射涂层。 喷射轧制 喷射锻造 离心喷射沉积 熔融金属或合金注入离心雾化机内，产生的雾化液态流以高速射到冷的衬底上，碰扁成薄片积聚冷却凝固成沉积物，再将其从衬底上脱出。 喷射涂层 熔融金属通过喷嘴将金属液流喷射成雾状液态微粒涂积在基地上，相互结合一起形成一层薄的涂层。 喷射成型新工艺 1、多层喷射沉积技术 传统喷射成形技术存在其局限性，即沉积物冷凝速度受到一定限制，喷射沉积坯尺寸精度不高。 陈振华等创立了多层喷射沉积技术。 它区别于传统喷射沉积技术之处在于：沉积坯为多次合成构成，因而冷凝速度高于传统喷射沉积坯：沉积坯为金属喷嘴多次往返移动喷射沉积而成．因而管坯可很厚而冷却速度不受影响。且板坯的宽度及长度都可很大；沉积坯的尺寸精度高；制备的复合材料均匀性非常好。 2、反应喷射成形技术 喷射成形过程中金属液流被雾化成粒径很小的液滴，它们具有很大的比表面积，同时温度又较高，这为喷射沉积过程中的化学反应提供了驱动力。 在喷射成形过程中可发生雾化气体与金属液滴之间的气一液反应等化学反应，这些反应模式下生成的弥散体粒度细小、分散均匀，具有较高的应用价值。 3、原位反应雾化喷射成形技术 近年来，反应喷射成形技术得到迅速发展。但增强相均为在雾化室中通过气一液和液一固等反应原位生成，这种技术未能很好解决颗粒在基体中分布不均的问题，且增强相的利用率仍然较低。为了提高增强相的利用率，产生了这种新的技术。可沿用用现行喷射沉积成形制备金属材料的各项工艺参数，设备无需做任何改动。 4、纯净金属喷射成形技术 该工艺将一个电渣熔炼系统的熔池作为喷射成形工艺用液态金属熔池．采用冷壁式感应导板的漏斗形浇口来控制金属液流的传输，该导板采用感应加热以避免金属液流的凝结。纯净金属喷射成形工艺通过熔渣中的化学精炼来达到理想的纯净水平，同时采用铜制控制（CIG）系统避免了传输过程中的污染。并在工艺过程中仅少量金属处于液态．减少了伴随大量金属熔化时带来的各种问题，同时减少了能量损失。该工艺与粉末冶金工艺相比，生产步骤大大减少，而产量明显提高。产品成本低，性能优越，可替代粉末冶金工艺制造航空发动机涡轮盘。 5 、控制往复喷射成形技术 针对多层喷射成形工艺存在的采用紧耦合雾化器， 雾化喷射流