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!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。
组成及工艺条件,见表6。
表6 Ni Zn B和Ni Re B镀液组成及工艺条件Ni Zn B N i Re B NiCl2 6H2O/g L-1530ZnCl2/g L-15K2R eO4/g L-1 2.7 NaBH4/g L-10.6 (CH3)2N HB H3/g L-11~2NH2CH2CH2NH2/g L-160 NaOH/g L-140NH3 H2O(25%)/(mL L-1)160NH4Cl/g L-154T/C40~60907 化学镀Ni P B合金[7,14]El Magd和El Rehim等人在铝上进行了化学镀Ni P B合金镀液中有选择地加入添加剂的研究。
其目的是选出既能稳定镀液、又加速沉积的添加剂。
加入的有机添加剂有:苯磺酸钠、萘磺酸、甲苯磺酸盐等;无机添加剂有:Na2SO4、MgSO4 7H2O、Cr2(SO4)3 7H2O、Fe2(SO4)3、NaCl、NiCl2、CoCl2等。
化学镀Ni P B合金工艺为:N iSO4 7H2O84.3g/L,NaH2PO2 H2O16g/L, HCOOH27.6g/L,NaBH40.6g/L,添加剂(加入少量上述任一种添加剂),80C,pH值5.5~ 6.5。
通过大量试验得到如下结果:被试验的阴离子团中除萘磺酸外,都能改善镀液的稳定性,但氯离子却降低了沉积速度,这是由于它对基体有腐蚀的结果。
在阳离子中发现铜离子有催化毒性,而铁离子则有加速作用。
但选择添加剂时还需要综合分析和考虑,最好能既有明显的效果,而且又经济。
8 总结化学镀Ni B基多元合金通常都具有良好的磁特性、优良的耐蚀性,并具有较高的硬度和耐磨性等,已引起人们的关注。
因此,需要进一步研究和开发,使更多的化学镀合金在生产上得到推广应用。
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喷射沉积气体流场与雾化机制研究喷射沉积技术是一种制备金属基复合材料的重要方法，其原理是通过将雾化后的金属液体喷射到基体上，并在基体上沉积形成复合材料。
在这个过程中，喷射沉积气体流场与雾化机制对制备的复合材料质量有着重要影响。
然而，目前对这方面的研究还不够充分，存在着许多亟待解决的问题。
本研究旨在探究喷射沉积气体流场与雾化机制，解决相关问题，为提高金属基复合材料的制备质量和生产效率提供理论支持和实践指导。
本研究采用实验研究和数值模拟相结合的方法，首先设计并搭建了一个喷射沉积实验平台，通过高速摄像机等设备记录喷射沉积过程，并采集相关数据。
同时，利用计算流体力学软件对喷射沉积气体流场进行数值模拟，从而深入探究喷射沉积气体流场与雾化机制。
喷射沉积气体的流场分布：实验结果表明，喷射沉积气体的流场分布受到气体流量、喷射距离、喷嘴角度等多个因素的影响。
在一定的气体流量下，随着喷射距离的增加，气体的流速逐渐减小，而雾化效果逐渐增强。
同时，喷嘴角度的变化也会对气体流场分布产生影响，角度越大，气体的流速越小，雾化效果也越明显。
雾化机制：通过高速摄像机观察到的雾化现象表明，喷射沉积气体的雾化主要受到气体流场的冲击力和摩擦力的影响。
当气体流场冲击到金属液体时，会产生剧烈的搅拌和破碎现象，金属液体在冲击力的作用下不断分裂成小液滴。
同时，摩擦力也会在一定程度上促使金属液滴的分散。
实验结果还表明，喷射沉积气体的流场分布和雾化机制还受到金属液体粘度、表面张力等因素的影响。
在实际情况中，这些因素可能相互作用，共同影响喷射沉积效果。
本研究通过实验和数值模拟的方法，深入探究了喷射沉积气体流场与雾化机制。
结果表明，喷射沉积气体的流场分布和雾化机制受到多种因素的影响，包括气体流量、喷射距离、喷嘴角度、金属液体粘度、表面张力等。
通过控制这些因素，可以有效地改善喷射沉积效果，提高金属基复合材料的制备质量和生产效率。
展望未来，我们建议进一步开展以下研究工作：研究不同金属液体粘度和表面张力对喷射沉积效果的影响，以及如何通过优化工艺参数来克服这些不利因素的影响。
