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《喷射电沉积制备非晶镍钨磷合金工艺研究》篇一一、引言喷射电沉积技术作为一种新兴的制备非晶态合金材料的方法，因其具有制备过程简单、可控制性强和成本低等优点，被广泛应用于各种材料制备领域。
其中，非晶态镍钨磷合金作为一种重要的功能材料，具有高硬度、良好的耐腐蚀性和优异的磁学性能等优点，广泛应用于电化学、生物医疗和电子工程等领域。
本文以喷射电沉积技术为研究对象，探讨其制备非晶态镍钨磷合金的工艺及其特性。
二、工艺研究1. 材料准备首先，我们准备好需要用于电沉积的镍、钨、磷的溶液以及其它所需的电解质。
通过加入适量的化学添加剂和优化浓度配比，以确保所得到的合金为非晶态结构。
2. 工艺过程(1) 电沉积液的配制：按照比例配制好电解质溶液，调整电导率和PH值，以保证在喷射电沉积过程中金属离子能够在工作电极上均匀地析出。
(2) 喷射电沉积：将配制好的电沉积液通过高压喷嘴喷向工作电极，同时施加一定的电压和电流，使金属离子在工作电极上发生还原反应，从而得到非晶态的镍钨磷合金。
(3) 后期处理：将得到的非晶态合金进行适当的后处理，如热处理和表面处理等，以提高其性能。
三、实验结果与分析1. 实验结果通过喷射电沉积技术制备的非晶态镍钨磷合金具有较高的硬度、良好的耐腐蚀性和优异的磁学性能。
同时，该工艺的制备过程简单、可控制性强，为大规模生产提供了可能。
2. 结果分析(1) 工艺参数对合金性能的影响：通过调整电压、电流、喷嘴压力等工艺参数，可以有效地控制合金的成分和结构，从而影响其性能。
例如，较高的电流密度有利于提高合金的硬度，而适当的喷嘴压力则有助于得到均匀的合金层。
(2) 非晶态结构的形成：在喷射电沉积过程中，由于金属离子在高温高压下快速析出并相互结合，形成了非晶态结构。
这种结构使得合金具有较高的硬度和良好的耐腐蚀性。
(3) 后期处理的影响：适当的后期处理如热处理和表面处理等可以进一步提高非晶态镍钨磷合金的性能。
例如，热处理可以消除内应力，提高合金的稳定性；表面处理则可以改善合金的表面性能，如提高耐磨性和耐腐蚀性等。
中南大学材料科学与工程学院材料制备新技术作业喷射沉积技术及其在高强度高导电性铜合金中的应用引言铜，呈紫红色光泽的金属，密度8.92克/厘米3。
熔点1083.4±0.2℃，沸点2567℃。
常见化合价+1和+2（3价铜仅在少数不稳定的化合物中出现）。
电离能7.726电子伏特。
铜是人类发现最早的金属之一，也是最好的纯金属之一，稍硬、极坚韧、耐磨损。
还有很好的延展性。
铜和它的一些合金有较好的耐腐蚀能力，在干燥的空气里很稳定。
但在潮湿的空气里在其表面可以生成一层绿色的碱式碳酸铜，这叫铜绿。
可溶于硝酸和热浓硫酸，略溶于盐酸。
容易被碱侵蚀。
铜的最大特点是具有高导电性和高导热性，但是纯铜强度偏低，在不损失导电性的情况下，提高铜合金强度并不容易，往往要以损失电导率为代价。
如何在大幅度提高铜的强度的同时，尽量保持铜的高导电性，即实现铜的高强高导是现代铜加工业发展的重要课题。
所谓高强高导铜合金，一般是指抗拉强度（σb）为铜的2～10倍（350～2000MPa），导电率为铜的50%～95%的铜合金。
国际上公认的理想指标为σb = 600～800MPa，导电性≥80%IACS。
高强高导铜合金主要应用领域是电子信息产业超大规模集成电路引线框架[1]，国防军工用电子对抗、雷达、大功率军用微波管[2]，高脉冲磁场导体[3]，核装备和运载火箭[4]，高速轨道交通用架空导线[5]，300～1250kw大功率调频调速异步牵引电动机导条、端环[6]，汽车工业用电阻焊电极[7],[8]，冶金工业用连铸机结晶器[9]，电真空器件，电器工程用开关、触桥等[10],[11]，因此这类材料在众多高新技术领域有着广阔的应用前景。
高强高导铜合金是一类具有优良综合物理性能和力学性能的功能材料。
它不但具有高的强度和良好的塑性，而且继承了紫铜优良的导电性能，是制备大型集成电路引线框架$电车及电力火车架空导线等的优良材料。
我们知道铜合金的强度和导电率之间有着此消彼长的关系即：采用某种手段使铜合金得到强化后，其导电率必然有某种程度的下降。
图1Osprey 喷射沉积制备盘或棒示意图Fig.1Scheme of Osprey spray -forming machine formanufacturing disc and bar在线参数喷嘴直径雾化气体类型雾化器结构沉积器几何结构雾化沉积沉积器预设参数喷射熔融金属1熔融金属过热度2金属流量3气体压强4射流运动状态5喷射高度6沉积器运动状态喷射沉积技术作为快速凝固技术领域的一个新的发展方向，迄今已经有近30多年的历史。
其研究起因是为了解决快速凝固—粉末冶金（RS/PM ）工艺中存在的种种问题，如无法制备大型的构件，以及粉末冶金工艺固有的材料含氧高、成本高的缺点。
喷射沉积技术概念最初由英国Swansea 大学的A ·Singer 教授于1968年最先提出喷射雾化轧制工艺，即把熔融的金属雾化喷射到一旋转沉积辊上，并直接将沉积坯料旋转到轧机加工成板材［1］。
随后，Swansea 大学的研究者成立Osprey 金属公司，致力于把喷射沉积技术商用化，与英国Oxford 大学、Swansea 大学合作进行喷射沉积机理方面的研究，主要研究雾化与凝固数学模型［2］，并以此理论模型结合Singer 教授的雾化器技术，最终提出Osprey TM 工艺。
该工艺是将熔融金属流利用高压惰性气体以103~105K 的冷却速度，雾化成半固/半液的糊状物沉积在一旋转的盘或管上，制成棒状、管状坯料［3］（见图1）。
与Osprey 工艺相对应，美国麻省理工学院的Grant 教授，采用拉乌尔喷嘴结构，把高压雾化气体加速到超音速，使得雾化液滴更细小。
该工艺称为超声气体雾化和液态动压实工艺（USGA-LDC 工艺）［4］，但该工艺的商业普及远不及Osprey 工艺。
1研究现状喷射沉积作为一项材料制备的新工艺，其技术研究方向目前基本分为3类，其一为工艺研究，主要通过数学分析方法进行喷射沉积过程中的传热、传质过程研究，对雾化、沉积等工艺过程提出数理模型，指导喷射沉积工艺技术的改进，为基础研究工作。
电爆喷射沉积方法用于镁合金生物材料的制备电爆喷射沉积方法用于镁合金生物材料的制备近年来，随着生物医学领域的快速发展，对于生物材料的需求也越来越大。
镁合金作为一种轻质、高强度的材料，具有良好的生物相容性和降解性，因此成为了生物医学领域研究的热点材料之一。
然而，镁合金的机械性能和抗腐蚀性能仍然需要进一步改善，以满足生物医学应用的要求。
电爆喷射沉积方法（Electrodesposition-Arc Spraying，EAS）作为一种新兴的表面处理技术，通过在基体表面形成粉末陶瓷涂层，可以有效改善材料的性能。
在电爆喷射沉积方法中，电极材料作为沉积物源，由电弧熔化生成离子和原子，通过高速气流将其喷射到基体表面，形成均匀致密的涂层。
这种方法具有较低的沉积温度和较高的工作效率，且对于基体材料的变形和热影响较小，与传统的热喷涂方法相比，更适合应用于生物材料的表面改性。
在镁合金的生物材料制备过程中，电爆喷射沉积方法可以用于改善材料的力学性能和抗腐蚀性能。
首先，通过选择合适的电极材料，可以在镁合金表面形成陶瓷涂层，提高材料的硬度和耐磨性。
其次，电爆喷射沉积方法还可以修复镁合金表面的缺陷，增加材料的表面密度，提高材料的抗腐蚀性能。
此外，通过调节电爆喷射沉积的参数，如电流、喷射距离和气体流量等，还可以控制涂层的厚度和结构，进一步优化材料的性能。
除了改善材料的力学性能和抗腐蚀性能，电爆喷射沉积方法还可以在镁合金表面形成功能性涂层，提高材料的生物相容性和生物活性。
例如，选择具有生物活性的陶瓷作为电极材料，可以在涂层表面形成类似骨组织的生长环境，促进骨细胞的附着和生长。
此外，通过在涂层中添加药物、生长因子或细胞因子等功能性物质，还可以实现药物缓释、组织再生和修复等生物医学应用。
然而，电爆喷射沉积方法在镁合金生物材料制备中还面临一些挑战。
首先，选择合适的电极材料和涂层工艺参数需要深入研究。
不同的电极材料和涂层工艺参数对于涂层的成分、结构和性能都有很大影响，因此需要系统研究以获得最佳结果。
!材料与表面处理#喷射沉积技术在高温合金和硅铝合金中的应用A pp licati on of Sp ray2fo r m ed T echno l ogy in H igh T e mperature A ll oysand Silicon2alum inum A ll oys河南信阳空军第一航空学院(464000) 徐先懂 宋述稳【摘要】喷射沉积技术作为高性能结构件的一种先进制坯技术,应用愈来愈广泛。
介绍了喷射沉积技术的特点及其在高温合金和硅铝合金中的应用。
关键词 喷射沉积 P M工艺 R S P M工艺 可控膨胀合金Keywords s p ray2fo r m ed,P M p rocess,R S P M p rocess,con trolled2expansi on all oy 喷射沉积技术作为高性能结构件的一种先进冶金制坯技术逐渐受到广泛的重视。
利用喷射沉积技术可以使合金零件的制造既快捷又经济。
如高质量镍基超强合金用于涡喷发动机生产,通过一步转换就能制成预成型的环类或壳类毛坯,大大缩短了制坯的生产周期,简化工艺过程。
喷射沉积技术 喷射沉积技术是在O s p ray技术的基础上增加真空熔化处理技术而形成的。
预处理的合金在坩埚中通过真空感应冶炼(V I M)后,通过漏斗状计量口流入O s p rey工艺装置,熔化的合金流经过2次高纯度的氩气雾化成很细的雾滴。
再将雾化后的金属熔滴直接喷射到金属基底,在基底上沉积形成半凝固沉积层,依靠金属基底的热传导使沉积层不断地凝固形成较致密的预制坯料。
通过更换不同形状的冷却机体而喷雾成形各种形状的预制坯(如圆盘、块坯、环形坯或管坯等),随后进行锻造。
合金沉积的形状和厚度通过芯棒的退回来控制。
其生产环类或壳类零件长达1.5m,直径达51.4m。
在合金熔化过程中,允许添加其他合金,不像常规制坯那样要进行严格地隔离。
一般情况下,氧含量<10ppm,氮含量< 60ppm。
液态金属加工中的喷射沉积技术是一种先进的制造技术，它通过将金属液态粒子精确地喷射到预设的位置，从而实现复杂形状和结构的制造。
这种技术具有许多优点，包括快速原型制造、微纳尺度制造和大规模生产等。
首先，喷射沉积技术使用一种特殊的喷嘴，可以将金属液态粒子精确地喷射到预设的位置。
这种喷嘴的设计和制造精度要求极高，需要经过精密的加工和校准。
同时，该技术还可以使用各种不同的金属材料，如镓、钠、铝等液态金属，具有广泛的适用性。
其次，这种技术可以实现高度复杂的形状和结构制造。
通过精确控制喷射粒子的速度、流量和方向，可以实现精确的层叠和堆积，从而制造出具有高精度和高复杂度的结构。
这种技术的优点在于可以制造出传统制造方法难以制造的复杂形状和结构，大大拓宽了制造领域。
另外，喷射沉积技术还具有生产效率高、成本低、环保等优点。
与传统制造方法相比，该技术不需要大量的模具和工具，减少了生产时间和成本。
同时，由于采用液态金属材料，减少了废气、废水和固体废弃物的排放，更加环保。
在应用方面，液态金属加工中的喷射沉积技术可以应用于许多领域，如医疗、电子、航空航天、汽车等。
在医疗领域，该技术可以制造出具有生物相容性和导电性的生物医学器件，如神经刺激器、心脏起搏器等。
在电子领域，该技术可以制造出微纳尺度的电子器件和电路，提高电子设备的性能和可靠性。
总之，液态金属加工中的喷射沉积技术是一种先进的制造技术，具有许多优点，包括高精度、高复杂度、高效率、环保等。
随着技术的不断发展和应用领域的不断拓宽，该技术将在未来的制造领域中发挥越来越重要的作用。
*上海宝钢集团 十五 重大项目资助(BG010102)颜飞:男,博士研究生,主要从事喷射成形材料的研究工作 T el:021 ******** 2219 E mail:yanfeisjt u@喷射成形技术及其在钢铁材料上的应用*颜 飞1,徐 洲1,史海生2,樊俊飞2(1 上海交通大学高温材料与高温测试开放实验室,上海200030;2 上海宝钢技术中心前沿所,上海201900) 摘要 喷射成形是近年来发展非常迅速的一种近终成形先进冶金工艺技术。
与传统铸造工艺及粉末冶金工艺相比,喷射成形设备、工艺简单,能生产偏析小、晶粒细、致密度高的材料。
喷射成形技术在铝基合金、铁基合金、高温合金、铜合金及复合材料等方面都得到了广泛的应用。
主要介绍该技术的原理及其在钢铁材料方面的应用情况,并讨论了它在钢铁领域的发展趋势,指出喷射成形工艺是一种有望替代粉末冶金工艺生产高合金钢材及一些特殊钢材的崭新工艺。
关键词 喷射成形 快速凝固 粉末冶金Spray Forming Technology and Its Application in Iron &S teel MaterialsYA N Fei 1,XU Zhou 1,SHI H aisheng 2,FAN Junfei 2(1 Key Labor ator y fo r H ig h T emper atur e M aterials and T ests of M inistry of Educatio n,Shang ha i Jiaoto ngU niversit y,Shanghai 200030;2 Shang hai Bao steel Research Institut e,Shang ha i 201900)Abstract Spray for ming is a new shape technolog y which develo ped r apidly in recent year pared w ithco nv ent ional casting and po wder metallurg y,equipments and technolog y of spray fo rming are more simple,and it can pr oduce the matarials w ith small seg reg atio n,fine g rain size,and hig h densit y.Spray form ing has been w idely used in aluminum ir on copper based alloy s,high temper atur e allo ys and metal composites.M echanism and application in ir on &steel mater ials ar e intro duced in this paper and its dev eloping tr end is also discussed.It is pointed o ut that spra y for ming is a new techno lo gy w hich may take the place of pow der meta llur gy to pro duce hig h alloy ed steels and some special st eels.Key words spray for ming,rapid so lidification,po wder metallurg y0 前言喷射成形(Spray F or ming)也称喷射铸造(Spray Casting )或雾化沉积(Spray Deposit ion),该工艺实际上是由雾化和沉积2个基本过程所组成。
