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第1章 金属液体喷射沉积工艺的进展1

1.1 喷射沉积工艺的发展及现状1

1.2 喷射沉积工艺的基本原理和特点4

1.2.1 基本原理4

1.2.2 喷射沉积工艺的主要特点6

1.3 喷射沉积工艺和装置9

1.3.1 喷雾沉积10

1.3.2 离心喷射沉积11

1.3.3 喷射轧制12

1.3.4 喷射锻造13

1.3.5 喷射涂层14

1.3.6 同时喷射喷丸15

1.3.7 喷射沉积坯的快速原型技术16

1.3.8 喷射共沉积法16

1.3.9 反应喷射沉积18

1.4 喷射沉积的一些重要专利和技术简介22

1.4.1 扫描喷嘴和金属液粒扫描系统22

1.4.2 增加喷射沉积坯的冷速和过喷料重新返喷系统23

1.4.3 ECS工艺和Spraycast-X工艺24

1.4.4 多程喷射沉积技术25

1.5 喷射沉积材料26

1.5.1 铁基合金26

1.5.2 铝合金32

1.5.3 铜合金42

1.5.4 镁合金44

1.5.5 贵金属领域47

参考文献47

第2章 喷射共沉积制备颗粒增强金属基复合材料56

2.1 颗粒增强金属基复合材料的制备方法简述56

2.1.1 固相工艺56

2.1.2 液相工艺58

2.1.3 液-固两相工艺59

2.2 喷射共沉积制备颗粒增强金属基复合材料的原理与特点60

2.2.1 增强颗粒的插入动力学过程61

2.2.2 颗粒插入过程的物理模型64

2.2.3 颗粒插入深度71

2.2.4 影响陶瓷颗粒插入行为的因素71

2.2.5 增强颗粒插入固态粉末74

2.2.6 凝固前沿对增强颗粒的捕获机制75

2.2.7 增强颗粒与基体间的传热及凝固过程81

2.3 喷射共沉积技术研究现状84

2.3.1 喷射共沉积装置的研究与应用84

2.3.2 喷射沉积制备MMCs技术的其他方法91

2.3.3 喷射共沉积颗粒增强金属基复合材料的研究与应用92

2.4 喷射共沉积技术的特点和优越性104

参考文献106

第3章 金属液体的雾化技术113

3.1 金属液体的主要雾化方法113

3.1.1 双流雾化法113

3.1.2 真空雾化115

3.1.3 离心雾化法116

3.1.4 机械等作用力雾化法118

3.1.5 多级雾化法119

3.1.6 一种新的金属液体雾化法——固体雾化法120

3.2 影响雾化粉末性能的工艺参数123

3.2.1 雾化介质的压力和速度123

3.2.2 雾化流体与金属液体的质量流量比126

3.2.3 金属液体和雾化介质的物理性能126

3.2.4 离心雾化工艺参数对粉末性能的影响129

3.3 雾化喷嘴的结构130

3.3.1 喷嘴结构的分类130

3.3.2 雾化喷嘴结构对粉末性能和雾化工艺的影响135

参考文献138

第4章 金属液体的雾化理论140

4.1 金属液体双流雾化的破碎机理140

4.2 金属液体双流雾化模型141

4.2.1 金属液体双流雾化的理论模型142

4.2.2 金属液体雾化的经验方程146

4.3 金属液体离心雾化的破碎机理149

4.4 离心雾化液粒的尺寸152

参考文献153

第5章 喷射沉积过程理论研究的进展157

5.1 喷射沉积过程原理和控制参量157

5.2 喷射沉积过程的物理模型158

5.2.1 整体过程与子过程158

5.2.2 雾化模型159

5.2.3 喷射模型和凝固模型161

5.2.4 颗粒固结模型168

5.2.5 形状模型169

5.2.6 结构模型171

参考文献173

第6章 多层喷射沉积的装置和原理176

6.1 多层喷射沉积的提出176

6.2 多层喷射沉积技术及装置178

6.3 多层喷射沉积过程原理分析181

6.3.1 金属液滴的沉积轨迹181

6.3.2 沉积层与基体及沉积层之间的粘结问题182

6.3.3 沉积层的凝固规律182

6.3.4 热应力问题183

6.3.5 沉积密度与冷却速度184

6.4 多层喷射沉积技术的应用184

6.4.1 8009铝合金管坯的制备184

6.4.2 8009铝合金板坯的制备185

6.4.3 7093Al/15%SiC复合材料的制备186

6.5 多层喷射沉积与多程喷射沉积的区别187

6.6 多层喷射沉积工艺的特点188

参考文献189

第7章 坩埚移动式喷射共沉积制取铝基复合材料191

7.1 坩埚移动式喷射共沉积制备复合材料的装置和方法191

7.1.1 传统的喷射共沉积装置与坩埚移动式喷射共沉积装置的比较191

7.1.2 颗粒增强相加入方式和装置191

7.2 喷射共沉积制备SiC颗粒增强铝基复合材料的规律193

7.2.1 SiC增强颗粒的捕获与分布193

7.2.2 喷射共沉积传热与凝固特征分析196

7.2.3 喷射沉积工艺参数对复合材料制备的影响197

7.2.4 复合材料的后续处理202

7.3 SiC颗粒增强铝基复合材料213

7.3.1 6000Al/SiCp复合材料制备213

7.3.2 Al-8Fe-1V-2Si/SiCp和7075 Al/SiCp复合材料的制备215

参考文献216

第8章 多层喷射沉积的传热凝固规律217

8.1 Grant P S理论简介217

8.1.1 液相冷却219

8.1.2 形核和再辉219

8.1.3 偏析凝固220

8.1.4 共晶凝固220

8.1.5 固相冷却221

8.2 多层喷射沉积过程雾化阶段的传热凝固规律222

8.2.1 对流传热系数的计算222

8.2.2 颗粒固相分数的计算223

8.2.3 颗粒飞行速度与时间223

8.2.4 气流飞行速度变化224

8.3 多层喷射沉积过程沉积阶段的传热凝固规律224

8.3.1 移动的雾化溅射斑224

8.3.2 沉积坯的冷速计算226

参考文献230

第9章 多层喷射沉积制备大尺寸坯件的原理及工艺232

9.1 多层喷射沉积制备大尺寸管坯的设备、原理和工艺232

9.1.1 Osprey制备管坯技术232

9.1.2 多层喷射沉积制备管坯原理233

9.1.3 多层喷射沉积制备大尺寸管坯工艺233

9.1.4 大尺寸管坯的组织结构和性能239

9.2 多层喷射沉积制备大尺寸圆柱坯工艺及材料性能244

9.2.1 垂直喷射与倾斜喷射制备圆柱坯比较244

9.2.2 多层喷射沉积制备圆柱锭坯原理246

9.2.3 制坯工艺246

9.2.4 大尺寸圆柱坯的显微结构及致密后性能251

9.3 多层喷射沉积板坯制备工艺及材料性能254

9.3.1 Osprey制备板坯原理254

9.3.2 多层喷射沉积制备板坯原理及设备255

9.3.3 制坯工艺256

9.3.4 多层喷射沉积耐热铝合金板坯的显微结构和力学性能258

参考文献261

第10章 多层喷射沉积坯的热致密化263

10.1 多孔材料的变形理论概论263

10.1.1 粉末压制成形中的致密化理论264

10.1.2 多孔预成形坯的致密化及变形理论267

10.1.3 多孔材料的断裂机理273

10.2 耐热铝合金大尺寸管坯的挤压成形275

10.2.1 大尺寸耐热铝合金管坯的挤压276

10.2.2 耐热铝合金挤压管材的微观组织和性能280

10.3 耐热铝合金挤压管的旋压成形286

10.3.1 大尺寸耐热铝合金挤压管的旋压工艺和规程286

10.3.2 耐热铝合金旋压管的微观组织和性能290

10.4 耐热铝合金挤压块料的锻造和轧制293

10.4.1 耐热铝合金挤压管材切割块料的锻造和轧制工艺293

10.4.2 耐热铝合金板材的微观组织和性能293

10.5 耐热铝合金多孔板坯的轧制成形296

10.5.1 多层喷射沉积坯包套轧制工艺296

10.5.2 热轧温度与变形控制299

10.5.3 轧制板材的微观组织与力学性能301

10.6 耐热铝合金多孔坯轧制板材的冲压成形302

参考文献303

第11章 喷射沉积坯的半固态成形305

11.1 喷射沉积坯的半固态加工技术发展概况305

11.1.1 半固态加工技术的发展305

11.1.2 半固态加工技术的特点306

11.1.3 喷射沉积与半固态加工技术的结合307

11.2 喷射沉积坯的半固态成形实验方案308

11.2.1 半固态加工过程中组织变化308

11.2.2 半固态压铸或挤压309

11.3 沉积坯等温处理310

11.3.1 6066铝合金的等温处理310

11.3.2 6066 Al/5%SiCp复合材料的等温处理314

11.4 沉积坯半固态压铸316

11.4.1 6066Al和6066Al/5%SiCp的半固态压铸316

11.4.2 6061Al和6061Al/5%SiCp的半固态压铸320

11.5 半固态挤压322

11.5.1 成形性322

11.5.2 显微组织与力学性能322

参考文献328

第12章 多层喷射沉积制备高硅铝合金330

12.1 快速凝固铝硅合金概述330

12.2 多层喷射沉积高硅铝合金的制备333

12.2.1 工艺参数对沉积坯状态的影响333

12.2.2 高硅铝合金雾化粉末特性335

12.2.3 沉积坯的显微组织338

12.3 多层喷射沉积高硅铝合金后续致密化340

12.3.1 热压341

12.3.2 热挤压342

12.4 多层喷射沉积高硅铝合金热处理345

12.4.1 时效温度及时间对合金硬度的影响346

12.4.2 时效对合金强度的影响347

12.4.3 热处理后合金的微观组织348

12.5 多层喷射沉积高硅铝合金的力学性能350

12.5.1 合金的力学性能350

12.5.2 合金断口分析351

12.6 合金耐磨性研究354

参考文献358

第13章 反应喷射沉积制备Al-Fe/Al2O3和Al-Cu/Al2O3复合材料361

13.1 Al-Fe/Al2O3和Al-Cu/Al2O3的制备361

13.1.1 原材料选择361

13.1.2 实验装置362

13.1.3 工艺参数对反应的影响363

13.1.4 Al-Fe/Al2O3和Al-Cu/Al2O3复合材料的制备364

13.2 实验结果364

13.2.1 沉积坯的化学分析364

13.2.2 沉积坯的X射线分析364

13.2.3 沉积坯显微组织观察366

13.3 实验结果分析369

13.3.1 反应热力学与动力学分析369

13.3.2 反应剂特性对捕获和反应的影响374

13.4 反应喷射沉积坯的后续热处理375

13.4.1 热处理对材料反应合成的影响375

13.4.2 复合材料的显微组织376

13.5 应用方式378

参考文献379

第14章 多层喷射沉积制备双金属板坯380

14.1 双金属材料的发展概况380

14.2 多层喷射沉积双金属的制备383

14.2.1 铝/钢双金属板的制备383

14.2.2 铜/钢双金属板的制备384

14.3 喷射沉积工艺对双金属制备过程的影响386

14.3.1 熔体温度386

14.3.2 基体温度386

14.3.3 喷射高度388

14.4 基体表面改性对双金属结合的影响388

14.5 喷射沉积坯的后续处理389

14.5.1 铝/钢双金属板坯的后续致密化过程389

14.5.2 铜/钢双金属的后续热处理390

14.6 复合喷射沉积392

14.7 喷射沉积制备双金属板材工艺的特点392

参考文献393