噴射沉積技術(shù)及其展望

  噴射沉積技術(shù)(spraydeposition)又稱噴射鑄造(spraycasting)或噴射成形(sprayforming),是AREsinger教授于1968年提出,并于1970年首次公開的一種材料先進(jìn)加工技術(shù)。噴射沉積技術(shù)是在鑄造、粉末冶金技術(shù)的競爭中發(fā)展起來的,是一種介于鑄造(IM)和粉末冶金(PM)之間的新工藝。

  噴射沉積工藝工程包括熔融金屬液的釋放、霧化、噴射(或稱快速凝固)、沉積及沉積體凝固階段,該技術(shù)以較少工序直接制備整體致密度高、組織均勻、晶粒細(xì)小的材料。

  工作原理為:先利用高壓惰性氣體(常用噴射沉積成形霧化介質(zhì)主要為N2、He、Ar等)將熔融金屬液流霧化破碎成細(xì)小的金屬液滴,細(xì)小的金屬液滴在高壓低溫惰性氣體沖擊下,最后沉積到特定的收集器上形成整體具有一定形狀(如錠、管、板)的成品或半成品。

  噴射沉積技術(shù)與其他快速凝固技術(shù)相比較具有顯著優(yōu)點(diǎn):①近終形成形;②致密度高;③無污染;④工藝流程短、低成本、高效率,制品性能與常規(guī)鑄鍛材料相比有較大提高;⑤具有快速凝固的特點(diǎn)。

  噴射沉積作為一種高性能材料的近凈成形制備工藝,噴射沉積技術(shù)的生命力決定于其能否實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化滿足社會(huì)需要。未來,噴射沉積技術(shù)需要在以下幾個(gè)方面做到突破:

  1、產(chǎn)業(yè)化

  雖然噴射沉積成形技術(shù)的應(yīng)用已有所發(fā)展,但噴射沉積成形技術(shù)只有實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化才有可能在粉末冶金的競爭中立于不敗之地。目前比較有希望在大直徑管、金屬基復(fù)合材料、用于軋機(jī)的高速鋼復(fù)合軋輥及Al-Si合金汽車部件等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

  2、設(shè)計(jì)

  在材料方面,按照快速凝固工藝的特點(diǎn)建立新型噴射成形合金體系。

  3、成本

  探索合理的噴射沉積后續(xù)加工工藝,減少工序,提高性能,降低成本。 隨著關(guān)鍵技術(shù)問題的解決,噴射沉積技術(shù)將會(huì)更加廣泛的與先進(jìn)的熔煉工藝技術(shù)結(jié)合,成為高性能材料的重要生產(chǎn)方式。