超音速电弧喷射雾化制备的非互溶Ag-10Ni合金粉末的凝固特征

采用超音速电弧喷射气雾化制粉设备制备了难固溶Ag-10Ni合金粉末。研究了粉末粒度分布、形貌及凝固组特征,并对雾化熔滴的冷却速率及过冷度、凝固组织的凝固次序、形成机制进行了分析。结果表明:粉末分散性好、粒度主要集中在20μm～45μm、平均粒度32μm、形貌主要为球形和近球形;粉末颗粒凝固组织为富Ag基体+弥散分布于基体中的细Ni相+位于芯部的大直径初晶富Ni相,在大直径初晶富Ni相中弥散分布析出Ag相;富Ag基体的凝固组织为树枝晶组织,小颗粒粉末(<20μm)枝晶间距小于0.2μm。

超音速电弧喷射雾化银合金粉体的亚稳固溶扩展

采用超音速电弧喷射雾化（UAS）制备Ag-10Cu、Ag-28Cu、Cu-10Ag、Ag-10Ni和Ag-5Fe快速凝固合金粉末，用XRD对银合金粉末的亚稳固溶扩展进行研究。结果表明：Ag-10Cu、Ag-28Cu和Cu-10Ag合金粉末的平均亚稳固溶度分别为7．09％、20．11％和3．06％（摩尔分数）：当粉末粒度不大于50μm时，Ag-28Cu共晶合金粉末形成完全亚稳固溶体，而Ag-10Cu和Cu-10Ag未形成完全固溶体；Ag-10Ni和Ag-5Fe粉末（65～15μm）的亚稳固溶度分别为0．72％～1．30％Ni和0．29％～0．57％Fe，亚稳固溶度随粉末粒度减小而增加。合金生成热和冷却速率分别是判断亚稳固溶扩展能力的热力学参数和动力学参数，合金生成热越小、冷却速率越高，亚稳固溶度就越大。超音速电弧喷射雾化有利于降低合金生成热和获得很高的冷却速率，因此，银合金粉末获得大的亚稳固溶扩展。

超音速电弧喷射雾化银合金熔滴的传热与冷却

对超音速电弧喷射雾化Ag—Cu共晶型和Ag—Ni、Ag—Fe偏晶型合金雾化熔滴的传热与冷却进行了分析。考虑到熔滴冷却过程中，表面热传导存在上限，内部存在一定热阻，熔滴冷却应为近似牛顿冷却方式，在前人工作基础上，对牛顿冷却方式的换热系数和冷却速率的表达公式进行了经验修正，并用其它冷却速率测量方法进行了验证；计算了Ag合金雾化熔滴的换热系数和冷却速率，结果显示，超音速电弧喷射雾化快速凝固Ag合金粉末的冷却速率达到10^-K／s，表明超音速电弧喷射雾化工艺的冷却速率比常规气雾化法高得多，是制备高性能快速凝固合金粉末的新方法。

超音速电弧喷射雾化Cu-10Ag合金熔滴的快速凝固

采用超音速电弧喷射雾化制备了Cu-10Ag合金粉末,并用SEM和X-射线衍射等对合金液滴的凝固行为进行了研究;对凝固机制进行了分析。结果表明,粉末为球形颗粒,粒径分布主要集中在15～70μm之间,平均直径为45μm;液滴初始冷却速率为105～107K/s;凝固组织是由约含7%的Ag的富Cu晶胞和约含50%～60%的Ag的晶胞壁构成的胞状晶组织,随粉末颗粒直径由80μm减小到15μm,晶胞平均尺寸由约2μm减小为约1μm。

超音速电弧喷射雾化Ag-Cu合金粉末的快速凝固组织

采用超音速电弧喷射雾化制备Ag-28%Cu(质量分数)、Ag-10%Cu、Cu-10%Ag合金粉末;用SEM对合金粉末的凝固组织进行了研究。结果表明,Ag-10%Cu、Cu-10%Ag合金粉末的快速凝固组织为微晶胞离异共晶组织;粉末直径≤50μm时,Ag-28%Cu共晶粉末的快速凝固组织为单相亚稳固溶体;粉末直径>50μm时,Ag-28%Cu共晶粉末的快速凝固组织为芯部含有纳米层片共晶组织的亚稳扩展固溶体。

超音速电弧喷雾Ag-Ni、Ag-Fe粉末的快速凝固组织特征

采用超音速电弧喷射雾化制备Ag-10Ni、Ag-5Fe合金粉末,采用SEM对合金粉末的快速凝固组织特征进行研究。结合相图和X射线能谱(EDS)对快速凝固组织形成机制进行分析。结果表明:Ag-10Ni、Ag-5Fe粉末的快速凝固组织特征为α(Ag)+β(Ni)+Ni、α(Ag)+β(Fe)+Fe,α(Ag)、β(Ni)、β(Fe)为亚稳扩展固溶体;α(Ag)为树枝晶组织,二次枝晶间距约0.2μm;β(Ni)、β(Fe)是弥散分布在α(Ag)中的微纳米球形粒子;直径较大的β(Ni)、β(Fe)中互弥散分布着纳米α(Ag)和Ag。

超音速电弧喷射雾化制备AgNiCu_(15-5)粉末工艺参数的优化

通过正交设计和极差分析研究了超音速电弧喷射雾化制取AgNiCu15-5粉末工艺参数的优化,并运用SEM、XRD对制备的粉末进行了表征。结果表明,影响粉末粒度在25～38μm范围的质量分数的工艺参数的主次顺序为:雾化距离L>电弧电流I>电弧电压U>雾化气压P;优化的制粉工艺参数为L1I1U2P1,即雾化距离L为250 mm、电弧电流I为100 A、电弧电压U为32 V、雾化气压P为0.8 MPa。在优化的实验条件下,制备出了粒度分布均匀的球形AgNiCu15-5粉末,其中94%以上的粉末粒度小于38μm。