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喷射沉积快速凝固材料的研究及应用概况


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一  

19 N l 9 6.    

材 料 导 报 

?2   1?

喷射 沉积 快 速凝 固材 料 的研 究及应 用概况 
Re e c   nd App i a i n S v y o   pi y S i f e

  s ar h a   lc to   ur e   f Ra dl  oldii d M a e i sby Spr y D e t ral    a   poston Te hni e ii   c qu  

譬 奎 李 牵  军 蒋祖 范   庆 沈 龄 洪波 丁 日2  6  ,  
.  

( 尔 滨工业 大 学材 料科 学与 T 程学 院 . 哈 哈尔 滨 1 0 0 ) 5 0 1 

什 摘 要 

喷射沉积 是一种新型 的快速凝 固技术 , 年 来广泛应 用于研究和开 发  近

多种 高性 能快 速 凝 固材 料 . 要介 绍 1喷 射 沉 积 技 术 的 基 本 原 理 和 特 点 , 简 对其 在快 速 

凝 固  

荔  嬷  
S   n v l r p d s l i c to   e h i u   o e  a i   o i f a i n t c n q e di

w h c   a   e n u e   o ma u a t r   a i l   o i iid ma e a l  t   i   r p r i s i h h s b e   s d t   n f c u e r p d y s l f   t r i wih h gh p o e te   d e s

a d g e tp o r s  a   e n m a e i  h s fed i  e e ty a s T h   r c s   u d — n   r a  r g e s h s b e   d  n t i  il n r c n   e r . e p o e s f n a 
m e t l   n   h r c e i tc   r   e c i e  n t i p p r a d r c n   e e r h a d a — n a s a d c a a t rs i s a e d s r b d i   h s a e , n   e e t r s a c   n   p    

p ia i n   fs r y d p sto  e h iu   n r p d ys l ii   a e il  r  e iwe . lc to so   p a   e o iin t c nq eo  a i l  o i fe m t rasa er ve d  d d

Ke   r   y wo ds

s ryd p st n rpds l i c t n pa  e o i o ,a i oi f ai   i di o 料 , 得 了显 著 的成 效 。 文 试 图对 喷 射 沉 积  取 本 技 术 在 快 速 凝 固材 料 中 的应 用 研 究 现 状 进 行  综合评述 。  

自从 6 o年 代 P Du z首 先 采 用 急 冷 法  . we 获 得 非 晶 态 AuS 合 金 以来 , 速 凝 固 技 术  —i 快 的研 究 与 应 用 取 得 了很 大 进 展 , 继 研 究 出  相

几十种制备快速凝 固粉 末、 、 片 丝和薄带的快 
速凝 固技 术 。采 用 这 些 技 术 可 以 获得 具 有 优 

1 喷射 沉积 的基本 原 理 及特 点   
喷 射 沉 积 过 程 如 图 1所 示  其 基 本 原 理 

异 组 织 和 性 能 的 功能 材 料 和结 构 材 料 。但 是  为 了保 证 足 够 高 的冷 却 速 度 , 些 快 速 凝 固  这
材 料尺 寸 往 往 很 小 , 于 直 接 加 工 成 产 品 , 难 投 

是 , 高 速 情 性 气 体 ( 气 或 氮 气 ) 冲 击 作  在 氲 的 用下将熔 融金属 或合金 液流雾 化成 弥散 、 细 
小 的 液 态颗 粒 , 将 其 喷 射 到 水 冷 的 金 属 沉  并

大 地 限 制 了这 类 材 料 的 应 用 , 作 构 件 就 更  用 加 困难 , 常 需 经 粉 末 冶 金 工 艺成 型 , 是 粉  通 但 末冶 金方 法 存 在 工 序 复 杂 、 化 严 重 等 问题 , 氧   这 又 限制 了粉 末 冶 金快 速凝 固材 料 的 生 产 和  应 用 .针 对 这 些 问 题 , 射 沉 积 技 术 应 运 而  喷 生。 喷射 沉 积 是 一 种 新 型 的 快 速 凝 固 技术 , 这  种 方法 将 金 属 熔 体 雾 化 和 沉 积 成 形 两 个 过 程  台 为一 体 , 直 接 由液 态 金 属 制 取 快 速 凝 固  可
预成 形 毛 坯 , 服 了 粉 末冶 金 技 术 工 序 复 杂 、 克  

积 器 上 焊 合 在 一 起 , 速 形 成 高 度 致 密 的 预  迅 成 形 毛 坯 。通 过 与 雾 化 气 流 强 烈 的 对 流 换热  及 水 冷 基 腐 的 导 热 , 射 沉 积材 料 获 得 很高  喷 的 冷 却 速 度 . 组 织 具 有 快 速 凝 固 的 特  其
征[ 】   。  

如 图 2所 示 , 射 沉 积 过 程 太 体 上 可 以  喷 分 成 金属 释 放 、 化 , 射 、 积 、 积 体 凝 固  雾 喷 沉 沉
等 五 个 阶 段 。 图中 标 出 了影 响 喷 射 沉 积 各 阶  段 的工 艺 参 数 (P ) I P 。沉 积 毛 坯 的形 状 , 织  组

氧 化严 重 的 问 露 , 有 其 它快 速 凝 固 技 术 无  具
法 比拟 的 优 点  近 年 来 喷 射 沉 积 技 术 披 广泛  地应 用 于 研 究 和 开 发 多 种 高 性 能 快 速 凝 固材 

和 性 能 关 键取 决 于 两 个 状 态 : 即 将 沉 积 的  ④
喷 射 颗 粒 的 状 态 ( 粒 中 固相 量 大 小 ) ② 沉  颗 和

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2   2?

材 料 导报 

于 传 统 的 金 属 型 铸 造 , 去 了喷 射 沉 积 快 速  失 凝 固 的特 点 。 想 的状 态应 该 是 , 属雾 化 颗  理 金 粒 处 于 半 凝 固 状 态 , 液 相 量 足 以 填 充 已凝  其 固 的 颗 粒 之 间 的 孔 隙 , 时 必 须 保 证 溅 射 颗  同
粒 粘 结 在 沉 积 体 的 表 面 以 获 得 最 大 的 收 得 

率  沉 积体 表 面 状 态 取 决 于 即 将 沉 积 的金 属  颗粒 的状 态 以 及 工 艺 参 数 I P P 7和 IP 。 调  P 8 整 上 述 两 个 状 态 及 工 艺 参 数 I P , 以改 变  P 8可 沉 积体 的形 状 、 织和 收 得 率 。 组   喷射 沉 积 是 与 粉 末 冶 金 工 艺 相竞 争而 发 
展 起 来 的 . 后 者 相 比, 射 沉 积 技术 具 有 以  与 喷

下 主 要特 点 [ ]① 喷射 沉 积 工 艺 比较 简 单 , ] :    
田 1 喷射 沉积 过 程示 意田   
I   PP

由 于 是 在 雾 化 室 内 由 液 态金 属 直 接 喷 射 成 
形 , 去 了粉 末 冶 金 方 法 所 必 须 经 历 的 贮 藏 、 省  







程 

运 输 、 分 、 制 烧 结 , 至 轧 制 、 造 等 工  筛 压 甚 锻
序 , 大 缩 短 了产 品的 生 产 周 期 , 高 了生 产  大 提 率 , 低 了生 产 成 本 。 降  

② 喷 射 沉 积过 程是 在情 性 气 氛 中瞬 时 完  成 的, 属氧化程度较小 , 金 而且 由于 液态 金 属 


次 成形 , 免 了 粉 末 冶 金 工 艺 因 贮 存 、 输  避 运

等 工 序 带 来 的 氧化 , 轻 了材 料 受 污 染 程度 。 减   ③ 在整个 雾化 沉积过 程中 , 由于 与 高 透  气 流 间 的 强 烈 对 流 换 热 及 水 冷 基 体 的 热 传  导, 金属 或 合 金 的 冷 却 速 度 非 常 快 , 射 沉 积  喷 材 料 具 有快 速 凝 固 的 特 征 , 晶粒 组 织 细 小 , 如   合 金 化 元 素 的 固溶 度 高 , 且 产 生 非 平 衡 亚  并
稳相 。   ① 由于 喷 射 沉积 合 金 冷 却速 度 很 快 , 凝 

固 过 程 中 溶 质 原 子 来 不 及 扩 散 和 偏 聚 , 此  固 可 以 获得 偏 析 程度 小 的 毛 坯 。  
、  


/  

2 喷射 沉 积 快速 凝 固材 料 的研 究 和应 
用 概况 
喷 射沉 积 工 艺 目前 已被 用 来研 究和 开 发  多 种快 速 凝 固 材 料 , 铅台 金 材 料 、 如 镁台 金材  斟 、 铁 材 料 、 合 金 材 料 、 合 金 材 料  合  钢 超 铜 钛
金 材 料 、 睦材 料 以 及金 属 基 复 合材 料 等 。 磁 这  里 简要 介绍 喷射 沉 积 快 速凝 固材 料 的 研 究 背 
景和现状 。  

田 2 囊 射沉 积工 艺 漉程 田 

积 体表面状 态 ( 沉积 体 形 状 和 顶 层 液 相 量 )  。 图 2中 工 艺 参 数 I P ~ ] P P 1 P 6决 定 了 即 将 沉 
积 的 喷射 颗 粒 的 状 态 。 当颗 粒 固相 量过 高 时  (s 1 , 部 分 颗粒 完 全 凝 固 . 这 种 晴况  f— ) 太 在

下 只能 简 单 地 获 得 橙 散 的 粉 末 , 不 能 形 成  而 致 密 的 喷 射 沉 积 体 。 反 , 颗 粒 的 液 相 量 过  相 当
高 时 (s-O , 属 在 沉 积 后 的凝 固行 为 类 似  f--) 金 ,

2 1 铝 基 合 金  .

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?2   3?

研 究 快 速 凝 固铝 合 金材 料 的 目的 是 要 获  得 低 密度 、 强 度 、 弹 性 模 量 的 航 空 航 天 用  高 高

使 所 得 铝 合 金 材 料 比其 它 快 速 凝 固方 法 制 得  的 铝 合 金 材 料 具 有 更高 的性 能  表 l所 示 为  几 种 用 不 同工 艺 获得 的 铝 合金 材 料 室温 下 的  力 学 性 能  。 射 沉 积工 艺被 用于 研 究 多 种  喷 成 分铝合 金材 料的组 织和性能 , 已经 报道 过  的 有 2 0 系 、 0 0系 、   i系 以 及 A1s  00 70 A1L 一i
系 合 金等 。  

结 构 材 料 。增 大 冷 却 速 度 , 以细 化 组 织 , 可 消  除粗 大 的 第 二 相 质 点 , 加 合 金 化 元 素 ( 过   增 如
渡 族 元 素 F 、 、 0、 r和 Mn, 及 稀 土 元   e Ni C z 以

素 c e等 ) 固溶 度 , 而 提 高 材 料 的 力 学 性   的 从 能 , 其是 高温 强度 和 延 伸 率 等 。 尤 由于 喷 射 沉  积 工 艺 减 轻 了 材 料 的 偏 析 和 氧 化 程 度 , 可  这

表 1 加 T T艺 对铝 台空塞 沮下 力学 性能 的影 响 朋  
合 金 成分 ,   wt
2 2  04

工 艺状 态 
IM  /

屈 服强度 , a ’ 抗 拉强 度 , a MP   MP  
2 7 8  4   4l

延伸 率 ,  
2  0

2 2  04 2 2  04
7 7 +l 0 5 N卧 0 8 r . Z 

一 般 急 冷  喷射 沉 积 
P/   M

38 0  47 1 
67 2 

50 2  56 8 
62 8 

2  2 1  6
1  0

7 7 上 I +0 8 r 0 5 Ni . Z  7 741 4l r 0 5 Ni-Z   -

喷射 沉 积热 挤压  喷射 沉 积热 挤压 

7I 1 
51 7 

87 1 
68 8 

9  
6  

7 7 4 1 e 0 6   P/ 0 5 - F 4 . Ni - M 

i   '6 ' 3

86 0 

9  

A1 i 一 系合 金 是 汽 车 行 业 常 用 的材 料 , s 其 
中高硅 铝合金 耐磨性好 、 度 高 、 热性 好 、 强 耐  

主 要 是 由合 金 中的 L 含 量 控 制 的 。 采 用 铸  i 但 锭 冶 金 (M ) 法 时 , i 含 量 却 被 限 制 在  I 方 L 的 27   . wt 内 [ 。L 含 量 超 过 此 值 时 , 铸    i 在
锭 中 会 产 生 明 显 的 宏 观 偏 折 , 低 合 金 的 性  降

膨 胀 系数 小 , 一 种 很 有 应 用 潜 力 的材 料 。 是 喷 
射 沉 积 快 速 凝 固技 术 的 发 展 推 动 了高 硅 铝 合 

金 的 研 究 , 著 改 善 了初 晶 硅 的 形 状 与 分 布 , 显  
提 高 合 金 的性 能 . 兰 的 Du zy  . 荷 sc kJ 等  研 

能 。 因 此 铸 锭 冶 金 法 在 一 定 程 度 上 限 制 了  A1L 合 金 性 能 潜 力 的 充 分 发 挥 。喷 射 沉 积  一i 快 速凝 固 技 术 为超 低 密 度 A1L 合 金 的 发 展  一i 提 供 了 新 的 途 径 , 已 开 发 出 L 含 量 高 达  现 i
4   的 A1I 合 金 ( 号 UL 0 。 与 8 9   wt 一i J 牌 4) 00

究 了 喷射 沉 积 A1 0 i 过 缓 元 素 ) 组 织  - S— 2 x( 的
和 性 能 , 果表 明 , 射 沉 积 材 料 的 冷却 速 度  结 喷 约 为 1   1 ‘ s 含 氧 量 是 粉 末 冶 金 材 料  0~ 0K/ , 的 l 3 1 7 孔 隙 率 小 于 1 3 , 料 组 织细  /~ /, .  材

合 金 相 比, 4 UL 0合 金 的 密 度 和 模 量 增 加 了  5 , 腐 蚀 性 能 显著 提 高 。表 2为 UL 0合    抗 4 金 等 几 种 轻 型 合 金 的 性 能  , 该 表 可 见  由 UL O合金 的 比强 度 和 比刚 度 明显 优 于其 它  4
合金。  

化 , 出相 弥 散分 布 , 分 均 匀 。 析 成  
AJL 系 合 金 由 于 具 有 密 度 低 、 强 度  —i 比

和 比剐 度 高 等 特 点 , 为 一 种 很 有 发 展 潜 力  成
的 航 空 航天 甩结 构材 料 。其 性 能 优 点 的体 现 

表 2 几种 铝 台空 和镁 合空 的性能 对 比Ⅲ 
性  能  UL 0 4  66  0I 68  02 6 6 MM C 01   Z 1 C7  W E5   4

密 度 . /m  ge 屈服 强度 . P  M a 抗拉 强度 。 a MP   模 量, a GP   延伸 辜 ,   比 强 度 , P  m ‘ M a   。 c   比刚 度 , ac g GP  m。叫 

2 4  .1 30 6  4O 2  8  3 5 8 ~   19 4  3 .  43

27 .  26 7  30 1  6.  89 1  2 12 0  2.  55

27 .  25 8  35 2  6  9 1  0 16 0  2.  56

2 8  .6 37 1  39 5  8.  76 5   11 I   3 .  06

1 8  .7 10 9  20 9  4 .  55 1 ~1  0 3 12 0  2 .  43

1 8  .5 20 3  30 0  4 .  55 8 1  ~ 5 14 2  2   46

① U 4 : 一 1 8 - ) t r( . ~ 4 2 w  ̄L I 6 6 MMC 6 6 +1 v ] A   3@ Z T j —w%Z — ̄ %C   L 0 A[ . ~2 O w %Z 一 3 8   ) t i ( @ 01 {0 1 5o   I ; C IM8 7 z 0 nl u
+ Mn 微 量 ) ④ WE5 : g ( . ~  5 wt ( I 4M 37 ) %Y一 1 ; 2 5 wt Nd ( . ~ 1 。 w   z ( { - 4 w  童 精 土  (- ~ . )  ̄ 一0 3 . ] t r O   2 ) t

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2   4?

材 朴 导 报 

19 № 1 9 6,  

英 国 的 Ala   o p a 公 司 、 国 的  c n C s ry 德 Pa e k公 司 、 国 的 P c ie 法 eh n y公 司 和 日本 的  S mi mo轻 金 属 公 司 对 铝 合 金 的 喷射 沉 积  u t o

2 2 镁 基 合金   .

镁合金也是一种低 密度结构材料 。但是  镁 合金本身固有的易氧化性 、 易腐蚀性 、 较低  的热稳 定性 、 较差 的加工 性和较 低 的强 度水 
平 限 制 了它 的 应 用 。 如 铝合 金 材 料 那 样 , 正 喷  射 沉 积 技 术 同 样 可 以用 来 改 善 镁 合 金材 料 的  组 织 和 性 能 。L v ri a ena等“  报 道 了 用 喷射 沉  积 工 艺 获 得 MgAIZ - — r和 MgZ — r 金 的  -nZ 合 研 究 情 况 , 果 如 表 3所 示 。可 见 , 助 于热  结 借 挤 压 等 工 艺 , 射 沉 积 镁 合 金 具 有 较 好 的综  喷 合力学性能 。  

工 艺 作 了 大 量 研 究 和 开 发 工 作 , 重 点 在 生  其 产挤 压 条 锭 啪 。 金 系 主 要 为 : 于 汽 车 工 业  合 用 的 AIs 合 金 , 于 汽 车 和 宇 航 工 业 的 2 0  -i 用 00
系 、 0 0系高 强 铅 合 金 , 及用 于宇 航 工 业 、 70 戗  

高 技 术领 域 和 航 海 领 域 的 AI 合 金 。其 中  -  
Pa e k公 司 可 生 产  ̄4 0 0 mm× 1 3m的 条 锭 , .   

其 直 径 偏 差 为 士2 m , 锭 在 挤 压 前 不需 作  a r 条 任 何 表 面 精加 工 。  

表 3 几种锂 台盎室 沮 下的 力学 性健  ’  
台金 成分 ,r vt  
Mg 5 6 n0 3 r ?. Z -. Z   Mg5 6 n 0 3 r - ? Z -- Z  Mg 8 4 -. Z  -. A10 2 r Mk 8 4 -. Z   -. A1 Z r 0

工 艺状 态 
铸链 +热轧 

屈服强 度 , a MP 
25 8 

抗拉强 度极 限 , a MP 
25 8 

延伸率 .  
5   1  4 3   1  3

喷射沉 积 +热挤 压  铸锭 +热 轧  喷射 沉 积 +热挤 压 

33 。  28 3  22 5 

34 5  27 5  39 7 

2 3 铁 基 合金  . 用其 它快 速 凝 固方 法 生 产 的 铁 基 合 金通  常 存 在 氧 化 严 重 等 问题 , 射 沉 积 工 艺 不 仅  喷 可 以减 轻 材 料 的氧 化 程 度 . 且 可 以 大 大 减  而 少钢 铁 产 品的 生 产 工 序 , 高 生 产 率 。 提   Os ry公 司 已 建 立 了 一 个 喷 射 沉 积 成  pe 形 试 验 车 间 , 开 始 了钢 铁 材 科 的 试 生 产 。 井 已 
报 道 过 的 产 品 有 1 0 g管 状 和 锭 状 预 成 形  2k 坯 和 5 0 s辊状 预成 形 坯 等 ]  0k 。

德 国 Ma n s n   me g公 司能 生 产  n e ma nDe n 1 O X2 0 0 O 0 mm, 度 l rm 的钢 板 。 厚 On  

2 4 超 合金  . 超 合金 中由于含 有 大量的 合金 化元素 ,   如 A1Tiz 、 等 , 粉 末 冶 金 过 程 中也 扳  、 、 rcr 在 易 氧 化 . 响 合 金 性 能 。Br k elJ 喷 射  影 i n l  用 c [
沉 积 方 法 生 产 出接 近 理 论 密 度 的 Nl 基高 温 

合金盘 。用氩 作雾化介 质时, 密度为9.  . 94   用 氮时 为 9 .  。组 织 分 析和 性 能 测试 结 果  99
表 明 , 料 呈 细 等 轴 晶 组 织  有 较 高 的 抗拉   材 具 强 度 和 屈 服 强 度 。 且 由于 含 氧 量 低 , 免 了  而 避 中温 延性 下 降等 问题 。   Fe lr等  研 究 了 不 同 加 工 工 艺 对 喷  ide 射 沉 积 Re e S台 金 高 温 强 度 和 塑 性 的 影  n9 响 , 果 如 图 3所示 。可 见 , 过 锻 造 和 固溶  结 经

日本 的 S mi mo公 司 从 1 8 u t o 96年 开 始  用喷 射 沉 积 工 艺 制 造 轧 辊 ,9 1年 投 入 商 业  19 生 产 。轧 辊 尺 寸 可 达  ̄ 0 mm ×5 0 80 0 mm。合  金 成 分 为 高铬 铸铁 和 高 碳高  钢 。这 些 喷射   沉 积材 料 的 主要 优点 是 , 织 均 匀 细 小  组 特别 

是普通 铸造合金 中常 见的粗 大碳化物被均 匀 
分 布的 细 小 碳 化 物 代 替  因此 轧 辊 的 耐 窘性  提 高 , 用 寿 命 延长 0。 使 ]  
瑞 典 的 S n vk钢 铁 公司 现 能 生 产 不 锈  adi

处理 , R n 9 使 ee 5台金 60C下的拉 伸强度和  5。
塑 性 大 大 提高 。氩 雾化 沉 积 材料 的性 能低 于 
氮 雾 化 材 料的 性 能 , 主要 是 由于 疏 橙 的影 响 ,   也 可 能 是 由于 Ar的热 容 低 , 为 N: 2 3  约 的 /,

钢 管 和 镍 基 台 金 管 ( 6 5合 金 ) 其 尺 寸 可  如 2 ,
达 到 :长 8a r .外 径 4 0n 0 rm,壁 厚 2 5~ 
5 0m m [3 -  ̄
。 

冷 却 效 果 不 如 N: 致 。 所  

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?2   5?

强度 ( MPa )  
() a 
圉 3 雾化 沉积 R n9 e e 5舍 金 6 0C时 的 强 度 和 塑 性   5。
A , 祝 末 + 圃 港 B. 沉 积 + HI  固 港  G{ 考 十 锻 造 十 匿 溶  沉 积 十 壤 造 上 再 培 晶 十 固 港  EI F1 P C. 羁 Dt

近 来 美 国 的 Ho wme 公 司 用 喷 射 沉 积  t 法 制 备 了重 5 O g、 径 30 m 的超 合 金 条  Ok 直 0r a 锭 .材 料 性 能 与 传 统 的 P M 合 金 相 当 , 成  / 但 本 固工 艺 简单 而 显 著 降 低 。目前 Ho wme 公  t
司 研 制 的 超 合 金 材 料 有 : N1 0 I 1 、 I 0 、 N7 3 
I 7 8 Re e 0 N 1 , n S ,Re e 2 ,Re e 1 n 1 5 n 4 ,Re e 5   n 9 ,

F — oNdB 合 金 表 现 出 更 好 的 各 向 同 性 永  eC — —
磁 特 性 : 征 矫 顽 力 一 6 9 7 A/ . r 本 1 . k m B 一 
0 5 T , BH ) 一 4 . M J m  后 来 Ta i  .5 ( ~ 78 / n—

g wa等  研 究 了几 种 喷 射 沉 积 F — — 合  a eNdB
金 , 现 有 的 合 金 矫 顽 力 高 达 7 5 8 A/   发 9 . k m, 他 们认 为磁 性 性 能 的 改 善 是 由 于材 料含 氧 量 
低 以及 偏 析 程 度 小 。  

Re e 8 n 8 DT 、M ee 7 2、W a p lo 和 lr 6 s aly

AF2   一

I DA一 ] 6 。用 喷射 沉积 法 制 备 超 合 金 条 锭 的  公 司 还 有 美 国 的 Ge ea El ti 司 、 国  n rl e rc公   c 英
的 Rol Ro c l   y e公 司和 芬 兰 的 Ra tr u i s u a u k 公 
司.  

2 6 铜基 合 金  . Cu Z 、 u C — r C — r等 铜 台 金 固 其 高 强 度 、 高  导 电性 及 良好 的高 温 性 能 受 到 人 们 的密 切关 

注 。 用 喷 射 沉 积 方 法 , 仅可 以提 高 铜 合 金  采 不
中 溶 质 元 素 的 固溶 度 , 且 在 后 续 的 热 处 理  而 时 可析 出 细 小 弥 散 的 强 化 颗 粒 。沉 积 材 料 组 

2 5 磁 性 合 金  .

从 1 7 开 始 。 速 凝 固 方 法 被 用于 研  9 8年 快
究 F — r F — d 和 ( b, a)F — 磁 性 材  eP 、 e N T L 一 eB 料 , 然 这 些 材 料 具 有 较 高 的 磁 性 能 , 由于  虽 但


织 为细 小 的 等 轴 晶 , 分 均匀 , 成 固此 喷 射 沉 积  工 艺 适 合 生 产 大块 成 形 铜 合 金 材 料  。  
Ol i n公 司 采 用 喷 射 沉 积 成 形 技 术 剖 备 

般快 速 凝 固 方 法 的 局 限性 , 以 获 得 大 块  难

的磁 性 材 料 。  

CuF 、 uC 、 uZ —e C — r C — r等 铜 合 金 条 带 , 拉 伸  其 强 度 优 于 普 通 铸造 合金 , 同时 , 料 的应 力 松  材
弛性 能 得 “ 提 高  。 ]  

近年来 , 喷射 沉 积 技 术 的 发 展 , 使生 产 大  块 凝 固 磁性 材 料 成 为 可 能 。 hn等  研 究 丁  Ci
喷 射 沉 积 F 5 C 2 Nd s 8永 磁 村 料 . 果  e 7 o 0 lB 结 表 明. 经 热 处理 时 , 征 矫 顽 力 (7.3 未 率 2 8 5  k m) 远 大 于 传 统 铸 造 材 料 以 及 固 化 粉  A/ 远 末的 水 平 ( 般 < 7 , 8 A/ , 热 处理 的  一 9 5 k m) 经

瑞 士 的 US B ia M— ol t公 司 和 德 国 的  l
Wiln — r eAG 公 司 能 生 产  ̄3 0 ea d We k   P 0 mm x  

2 的 铜 合 金 条 锭 , 金 成 分 包 括 C — —n m 合 uNi   S
和 C — rZ , 要 用 于 要 求 高 强 度 、 导 电  uC — r主 高

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2   6?

材 料 导报 

性 能 的 触 头 或 焊 接 电 极  。 ] 
2 7 钛基 合金  .

还 需 作 大量 的 工 作 。  。  。  

3 对 喷 射沉 积 快 速凝 固 材料 的评 价 和 
展 望 
大量的 研究表 明, 射沉积具 有其它快  喷 速 凝 固 工 艺 无 法 比拟 的 特 点 , 仅 能 得 到 细  不
小 、 密 、 分 均 匀 的 组 织 , 且 还 降 低 了材  致 成 而

到 目前 为 止 . 喷 射 沉 积 方法 制 备 钛 合  用
金 的 报 道 还 比 较 步 。 英 国 伯 明 翰 大 学 的  S a[  制 了 几 种 喷 射 沉 积 钛 合 金 (MI e r” 研 I 一   3 8 T 一2 等 ) 板 材 和 管材 。他在 不 同 工  1 、 i5 A1 的

艺 参 数 条 件 下进 行 大 量 喷 射 沉积 实 验 , 沉  对
积 材 料 的宏 观 组 织 、 观 组 织 和 含 氧 量 、 碳  微 含

料 的 氧 含 量 , 化 生 产工 序 , 简 降低 成 本 。喷 射  沉 积 材 料 表 现 出 良好 的 综 合 力 学 性 能 、 加  热 工 性能和磁性性能 。   喷 射 沉 积 工 艺 已被 广泛 用来 研 究和 开 发 
多 种 快速 凝 固 材 料 . 铝 合 金 材 料 、 合 金 材  如 镁 料 、 铁 材 料 、 合 金 材 料 、 合 金 材 料 、 合  钢 超 铜 钍 金 材 料 、 性 材 料 以及 金 属 基 复 合 材 料 等 , 磁 并  取 得 了令 人鼓 舞 的成 果 。  

量 进 行 了研 究 

2 8 金属基 复合材料  .
金属基复合材料 ( MM C ) 其 优 异 的 物  e因 理 性 能 和 机 械 性 能 成 为 当今 材 料科 学 界 研 究 

的热 门材 料 。制 备 金 属 基 复 合材 料 的 方法 有  许多 种 。 喷射 雾 化 共 沉 积技 术 为金 属 基 复 合  材 料 的 制备 开辟 了一 条 很 有 用 的新 途 径 。   L v ri、 pa等 “ aena Cu t  叫 研 究 了 喷 射 雾 
化 共 沉 积 Al i i p、 0 1SC . 0 0 SC   — — C 6 6 一ip 8 9 一ip L S 和 Al - i p等 金 属 基 复 合 材 料 的 组 织 和  — SC Ti

我 们 相 信 , 着 快 速 凝 固 科 学 和 技 术 的  随
进 一 步 发 展 , 射 沉 积 快 速 凝 固 材 料 的 研 究  喷

和 开 发 将 会 更 加 成 熟 和 完 善 , 将 在 工 业 化  并
生 产 中得 到 广 泛 的 应 用 。   参 考 文 献 
1 La e ni E? - ta?, a e 、 c. g? 1 8 9     vr a   J e  l M tr S iEn , 9 8; 8:
3 1 8 

性能 。 果表明, 结 由于 基 体 合 金 处 于 半 凝 固状   态 . 度 较 低 , 免 了 因过 高 的接 触温 度 引起  温 避 的 界 面 反应 , 提高 了材 料 的 界 面 性 能 。 化共  雾 沉 积 材 料 具 有 快 速 凝 固 的 特 征 . 晶 粒 组 织  即
细小, 固溶 度 增大 , 消除 宏观 编析 并 生 成 非 平  衡 相  目前 L v r i 的研 究 主要 集 中在 以  a e na等

2 Le t a A.G 、 ,La e     a h m  wly A. -I tr J P w- ne. . o  
d r M e a l 1 9 2 4) 3 8 e  tl 、, 9 3; 9( } 2  

下 几 个 方 向 : 优化 工 艺 参 数 , 备 强 化 相 分  ① 制
布 均 匀 、 面 结构 和性 能 较 好 、 密 度 较 高 的  界 致

3 Fe e    idlr H C. ta ... e as 1 87 A  2   e  1 J M t l, 9 } g:8

4 Zh u J Dusc y   、 Ko e a rM 、 J M ae s   o   .. zz kJ , rv a    、 tr.  
S   , 9 1 2  5 7   c 19 {8 25

复 合 材 料 - 制 备 以 非 平 衡 相 为基 体 的复 合  ② 材 科 , Ni ISCpTi2 金 属 间 化 合 物  如 3 —i — B 等 A 基 复 合 材 料 (MC )@ 制 备 基 体 合 金 易 被 氧  I s{
化 的 复 合 材料 , AII 基 、 - 基 复 合 材  如 - i Al    
料。  

8 Lin     a g X. ,La e na E、 J , M e a1 M a e . v r i  . tl. tr 
Tr n . 1 9 2 A ; 3 1 s s , 9 4; 5 2 4  

6 La ̄r i  J e  1 J M e as 1 8 ; v: 8   , n aE. . ta.,. t l , 9 5 No 3  

7 Es r d   .   ta aJ L., s c y 】 J M a e . c.. 9 0; Du zz k ., - tr S i 1 9  
2 1 81 5: 3  

我 国 研 究 喷射 沉 积 快速 凝 固 技术 及材 料  的 工 作 起 步较 晚 。 中科 院 沈 阳金 属 研 究 所 、 上  海钢铁研究所 、 中南 工 业 大 学 、 京 航 空 材 料  北 研 究 所 、 尔 滨 工 业 大 学 及 西 北 工 业 大 学 等  喑 单 位 采 用 喷 射 沉 积 法 制 备 了 A1【 合 金 、 一 』  
22 0 4台金 、 0 5台金 和 Ni 台 金 等材 料 , 77 基 对 

8 邱惠中,   宇航 材料工 艺 , 9 3 ( )3  1 9 .4 ;8
9 P e C J ?Al miu L t i m Al y   el   ?   u n m— i u   h l s Ⅵ. o  
DEM , FRG ,  9   1 1 9

1  La e n a   0 v r i E- J e  l , M a e   ta- tr,Sc. En . , i g  
1 987; 95: 225  

1   Uc k e   I. ,Ad  n e   n P w d r M e a I r  2 o   ta 、 c s i  o e   t Iu —

这 些 材料 的 组 织 和 性 能 进 行 了 研 究 和 探 讨 ,  
取 碍 了一 定 的成 绩 , 是 与 国外 相 比, 国 仍  但 我 存 在 较 大 的差 距 , 其 是 在 工 业 化 生 产 方 面  尤

g & P riua e y a tc lt M ae i s I 9 ∞ 1 t r -  2t .1, r. al 9 Co   n

p l3 b  o e h M . a u  ta., a   r n ic   i   yJ s p   C p se  1 S n F a c o, e s

U A,92 p 7  S ]9 ,23

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