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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

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