雾化喷射沉积成形中沉积体内的凝固过程(Ⅰ)──理论分析

采用“虚拟”凝固层的概念，通过对沉积坯内凝固过程的温度分布、凝固时间、虚拟凝固层厚度等参数的理论分析，建立了相应的理论模型，并求得了这些参数的数值解．

金属基复合材料相界面区力学性能显微力学探针分析

雾化喷射沉积成型2014铝合金＋15％SiCp（体积分数）和18Ni（250）马氏体时效钢＋10％（Al2O3）p（体积分数）金属基复合材料表现出加速时效行为.采用显微力学探针技术研究了复合材料的时效行为，发现在增强颗粒附近存在明显的弹性模量和硬度的梯度分布，是热错配应力造成的位错密度分布引起的析出相梯度分布的结果.该项结果为更精确地预测时效硬化型合金为基的金属基复合材料的时效行为提供了依据.

喷射沉积成形合金及金属基复合材料力学性能

介绍了近年来北京科技大学在该领域的部分研究结果，重点介绍典型喷射沉积材料（Ni3Al金属间化合物为基的合金和2618Al+SiC颗粒增强金属基复合材料的显微组织和力学性能．

喷射沉积成形过程的优化控制——Ⅰ.沉积坯件几何形状的控制(近终型成形)

雾化喷射沉积成形技术的发展已经开始由实验室进入工业化应用阶段,如何实现过程的优化控制,使喷射沉积成形成为具有重复性的可靠过程,已经成为实用化过程的关键问题之一。重点讨论雾化喷射沉积成形过程中沉积坯件几何形状控制的基本原理及其应用,这是实现喷射沉积成形近终型成形优化控制的基础。

雾化喷射沉积成形材料制备技术的新进展

雾化喷射沉积成形是一种新型的近终型坯件制备技术，可用于不同合金．该技术已经开始进入工业化应用阶段．它具有快速凝固一次成形的优点，为新材料的研究与发展提供了有力的工具，受到世界各国的重视．本文对喷射沉积成形技术的发展现状及其在材料科学研究中的应用情况进行了综合评述．

喷射沉积成形过程的优化控制-Ⅱ.智能控制系统的发展

分析了雾化喷射沉积成形过程优化控制技术的另一个重要领域——智能控制系统的发展现状。系统地介绍了各种可能用于雾化喷射沉积成形过程控制的传感器技术,及其在应用中的优点和局限性。最后介绍了集成综合控制系统的特点及应用。

雾化喷射沉积成形中沉积体内的凝固过程(Ⅱ)──Al-Cu合金的计算

根据已知的喷射沉积成形沉积体内的凝固模型，对典型的Al-Cu合金进行了计算分析．结果表明，工艺参数（如沉积速率和沉积时雾化锥的温度）和材料的热物性（如界面换热系数）对沉积体内的凝固过程有明显影响．在沉积热力学条件（沉积前雾化锥的热力学状态）相同的情况下，沉积表面的温度随工艺参数和材料热物性发生显著变化．

应用d—电子合金设计理论发展新型抗热腐蚀单晶镍基高温合金 Ⅰ.相稳定性临界条件的确定

为应用d-电子合金设计理论(或新相分计算法(New PHACOMP))设计发展新型抗热腐蚀单晶高温合金,首先对高Cr抗热腐蚀IN738LC系列合金Ni—16Cr—9.5Al—4.0Ti-8.0Co—0.55Nb—0.06Zr—0.05B—0.47C-Ta—W—Mo(at-％)的相稳定性进行了综合评价得出抑制σ相析出的稳定性临界条件为Mdt<0.991或Mdγ<0.93同时证明这两个临界电子参数具有等价性,可以用Mdt代替Mdγ简化合金设计过程.

d电子合金理论及其在合金设计中的应用

本文介绍了近年来发展起来的d-电子合金理论及其在合金设计中的应用。该理论以分子轨道计算为基础,导出表征合金元素电子结构的基本参数后,对合金的各种行为加以合理描述。是迄今为止少数几种可用于指导实用型合金设计的理论之一。可根据实际要求设计各种具有特殊性能的合金。

应用d—电子合金设计理论发展新型抗热腐蚀单晶镍基高温合金——Ⅱ合金元素对显微组织和性能的影响

本文系统地研究了Ti,Ta和Nb三个γ′形成元素在抗热腐蚀合金系统Ni-16Cr—9Al-4Co—2W—1Mo—Ti-Ta—Nb(at-％)中的作用该合金系统是根据d-电子合金设计理论和镍基高温合金合金化的特点选出的根据DTA和图象仪分析结果确定了凝固反应温度以及共晶(γ+γ′)体积分数在Ti-Ta—Nb浓度三角形中的等值线分布,与参考合金IN738LC相比较,在所研究的大部分成分范围内,设计合金表现出很低的共晶(γ+γ′)析出(<0.4v-％),较低的凝固范围(<65℃)和较宽的热处理温度范围(>100℃),说明合金具有良好的组织稳定性,单晶铸造性能和热处理工艺性能.经长期时效(900℃/500h)后,无TCP相析出,在很宽的成分范围内,试验合金表现出良好的抗热腐蚀性能(900℃/24h坩埚试验,失重<20mg/cm^2)综合各项结果。

新型喷射成形轻质、高导热、低膨胀Si-Al电子封装材料

传统封装材料的性能已经不能满足微电子技术飞速发展的需要。为此,国内外相继采用喷射成形技术研究开发了适用于电子行业发展的新型Si-Al系列合金。这种高硅(50～70wt％)合金具有细小均匀的显微组织,以及均匀和各向同性的性能,同时具有低热膨胀系数、高热导率和低密度等特点。与普通碳化硅增强金属基复合材料(MMCs)不同,新合金可以用普通刀具进行加工,并且容易进行镀镍、铜、银和金等涂覆处理。采用上述材料已成功地制备了航空应用的微波放大器模块,比全可伐合金封装减重约30％以上。对喷射成形Si-Al合金的研究开发现状进行了简单评述。

喷射沉积18Ni(250)马氏体时效钢-(Al_2O_3)_p复合材料的组织与性能

采用雾化喷射沉积成形技术制备了含１０％（体积分数）ＡＩ２Ｏ３颗粒的１８Ｎｉ（２５０）马氏体时效钢金属基复合材料．沉积坯件具有高致密度、增强颗粒均匀分布、无界面反应等组织特征．同基体合金相比，复合材料表现出加速时效行为．经热处理后复合材料的拉伸强度接近基体材料，耐磨性明显提高．采用显微力学探针技术研究了复合材料的时效行为，发现在ＡＩ２Ｏ３颗粒附近存在陡峭的弹性模量和硬度分布，是热错配应力造成的位错密度分布引起的析出相分布变化的结果．

雾化喷射沉积成形材料制备基本过程的分析

简要介绍目前为止喷射沉积过程所涉及的主要基本过程及其影响因素的主要研究结果及相应的理论，也给出实验处理方法的基本原理。

粉末雾化喷射成形制备颗粒增强金属基复合材料

颗粒增强金属基复合材料（ＭＭＣｓ）具有良好的综合性能，在航空、汽车及民用工业中的应用前景十分广阔。近年来粉末雾化喷射成形工艺用于制备颗粒增强ＭＭＣｓ受到了重视与发展。该方法通过快速凝固获得组织均匀、细小、无宏观偏折和高性能的新材料。在沉积过程中向基体合金的喷雾中喷入增强相颗粒即可制成高性能ＭＭＣｓ。本文介绍这一方法的基本原理和最新进展。

应用d－电子合金设计理论发展新型抗热腐蚀单晶镍基高温合金──Ⅲ．性能评价

根据ｄ－电子合金理论研究了合金系统Ｎｉ－１６Ｃｒ－９Ａ１－２Ｗ－１Ｍｏ－４Ｃｏ－Ｔｉ－Ｔａ－Ｎｂ（ａｔ．－％）的热腐蚀行为。选择了最佳成分范围内的４种成分进行单晶生长及性能评价。确定了性能匹配最佳的合金成分（ａｔ．－％）为：Ｎｉ－１６Ｃｒ－９Ａ１－２Ｗ－１Ｍｏ－４Ｃｏ－３．１２５Ｔｉ－０．８７５Ｔａ。完成了整个合金设计过程．该合金抗热腐蚀能力达到或超过ＩＮ７３８ＬＣ，使用温度比ＩＮ７３８ＬＣ高７０－９０℃，其持久强度达到ＣＭＳＸ－２的水平，试验证明ｄ－电子合金设计理论可以用于研制开发高性能抗热腐蚀单晶镍基高温合金．

含Zr的Ni_3Al合金中形成的低熔点富Zr相

在含Zr(1.2at-%)的Ni_3Al合金中发现了富Zr低熔点相Ni_5Zr。在1300℃均匀化退火时引起初熔,给粗大凝固组织的消除带来困难,限制了合金性能的进一步提高。

雾化喷射沉积成型凝固过程模拟研究Ⅰ.理论分析

雾化喷射沉积成型沉积坯件内的凝固过程是整个沉积成形过程中重要的环节，对沉积坯件最终显微组织的形成有重要影响为了优化喷射沉积成型工艺，获得合理的沉积坯件显微组织，本文采用“虚拟”凝固层的概念，通过对沉积坯件内凝固过程的理论分析．建立了相应的理论模型为进一步分析沉积坯件中的凝固行为提供了理论依据.

雾化喷射沉积成型凝固过程模拟Ⅱ.Al-Cu合金的计算结果

根据本文作者提出的喷射沉积成型沉积体内的凝固模型，对典型的Al-Cu合金进行了计算分析结果表明，工艺参数（如沉积速率和沉积时雾化锥的温度）和材料的热物性（如界面换热系数）对沉积体内的凝固过程有明显影响在沉积热力学条件（沉积前雾化锥的热力学状态）相同的情况下，沉积表面的温度随工艺参数和材料热物性发生显著变化所以，必须以沉积表面温度的变化作为工艺控制的参考。

Al-Zn-Mg-Cu系超高强度铝合金的研究现状与发展趋势

分析了近年来超高强度Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的成分设计、工艺优化、显微组织分析、力学性能测试及微量元素的作用,对今后的发展动向提出了一些新的看法:采用传统铸造技术得到的铝合金,Zn含量的最大值在8wt％左右,抗拉强度低于700MPa;采用喷射成形技术,Zn含量最大值能够超过12wt％,同时抗拉强度可达800MPa以上,大大提高了铝合金的强度;超高强度铝合金的固溶强化相主要为MgZn_2相;经回归时效处理(RRA)后,合金同时具有T6的强度和T7X的抗应力腐蚀性能;微量元素对超高强度铝合金的组织和性能具有显著的影响。

金属基复合材料的发展现状及展望

介绍了金属基复合材料的发展现状,重点介绍了几种制备金属基复合材料的方法,提出了一种新的制备方法—块体分散法,并指出了在制备技术中存在的主要问题及其对应问题的解决方法,最后展望了金属基复合材料的发展趋势。