快速凝固-粉末冶金技术
《2024年度快速凝固-粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金研究》范文
《快速凝固-粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金研究》篇一快速凝固-粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金研究一、引言随着现代工业的快速发展，铝合金因其优异的性能和广泛的应用领域而备受关注。
其中，5083铝合金以其高强度、良好的耐腐蚀性和优异的加工性能等特性在航空、汽车和造船等领域中具有重要应用。
近年来，纳米晶铝合金的研究成为材料科学领域的研究热点，其通过快速凝固和粉末冶金等方法，能够获得更优异的力学性能和物理性能。
本文旨在研究快速凝固/粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金的工艺及性能。
二、研究背景及意义随着科技的发展，对材料性能的要求越来越高。
5083铝合金作为一种重要的轻质结构材料，其性能的优化对于提高产品的竞争力具有重要意义。
纳米晶铝合金具有优异的力学性能、物理性能和化学性能，因此，研究5083纳米晶铝合金的制备工艺及性能，对于推动铝合金的进一步发展和应用具有重要的理论意义和实际应用价值。
三、制备工艺及原理快速凝固/粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金的工艺主要包括原料准备、混合、压制、烧结等步骤。
首先，将5083铝合金进行破碎、研磨成粉末，然后通过机械合金化等方法将不同组分的粉末混合均匀。
接着，将混合粉末进行压制，形成具有一定形状和密度的坯体。
最后，通过烧结等方法使坯体中的金属原子重新排列，形成致密的块体材料。
四、实验过程及结果分析1. 实验材料及设备实验所需材料主要为5083铝合金粉末、压制模具、烧结设备等。
其中，铝合金粉末的粒度、纯度等对最终产品的性能具有重要影响。
2. 实验过程（1）将5083铝合金进行破碎、研磨成粉末；（2）将不同组分的粉末进行混合，使其成分均匀；（3）将混合粉末放入压制模具中，进行压制，形成具有一定形状和密度的坯体；（4）将坯体放入烧结设备中，进行烧结处理，使金属原子重新排列，形成致密的块体材料。
3. 结果分析通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等手段对制备的块体5083纳米晶铝合金进行微观结构观察。
《快速凝固-粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金研究》范文
《快速凝固-粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金研究》篇一快速凝固-粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金研究一、引言随着现代工业的快速发展，对高性能、高强度的铝合金材料需求日益增加。
其中，5083铝合金因其良好的耐腐蚀性、高强度和优良的加工性能，被广泛应用于航空、船舶、汽车等重要领域。
然而，传统的制备方法往往存在组织不均匀、晶粒粗大等问题，无法满足高端应用的需求。
因此，研究新型的制备技术，如快速凝固/粉末冶金技术，对于制备高性能的5083纳米晶铝合金具有重要意义。
本文将重点探讨快速凝固/粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金的研究。
二、快速凝固/粉末冶金技术概述快速凝固技术是一种通过快速冷却熔融金属来制备非平衡态合金的技术。
而粉末冶金技术则是通过将金属粉末混合、压制、烧结等工艺来制备块体材料。
将这两种技术结合，可以在保持金属粉末良好性能的同时，通过快速凝固技术来细化晶粒，提高合金的性能。
三、实验过程与方法本实验采用快速凝固/粉末冶金技术制备块体5083纳米晶铝合金。
首先，将5083铝合金进行熔炼、雾化成纳米级金属粉末；然后，将金属粉末进行球磨混合，提高其均匀性和纯度；接着，在特定的压制条件下将金属粉末压制成型；最后，通过烧结和退火处理得到块体材料。
在实验过程中，我们采用先进的检测手段对合金的组织结构和性能进行了表征。
如通过X射线衍射技术（XRD）对合金的物相组成进行分析；通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对合金的微观组织进行观察；通过硬度计、拉伸试验机等设备对合金的力学性能进行测试。
四、结果与讨论实验结果表明，采用快速凝固/粉末冶金技术制备的5083纳米晶铝合金具有优异的组织结构和力学性能。
在微观组织方面，合金的晶粒尺寸明显细化，达到了纳米级别；在力学性能方面，合金的硬度、抗拉强度等均得到了显著提高。
此外，我们还发现，通过调整制备过程中的工艺参数，如压制压力、烧结温度等，可以进一步优化合金的组织结构和性能。
《2024年快速凝固-粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金研究》范文
《快速凝固-粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金研究》篇一快速凝固-粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金研究摘要：本文致力于探索并解析利用快速凝固技术和粉末冶金法制备块体5083纳米晶铝合金的过程及关键要素。
研究关注了其材料特性、加工条件对结构及性能的影响，旨在为进一步推广此制备方法及提高纳米晶铝合金性能提供理论支持和实践指导。
一、引言5083铝合金以其高强度、耐腐蚀性和优良的加工性能被广泛应用于航空航天、汽车制造及船舰工程等关键领域。
然而，传统的铸造成型方法往往导致材料内部存在大量的粗大晶粒和缺陷，影响了其综合性能。
近年来，纳米晶铝合金因其优异的力学性能和物理性能而备受关注。
因此，采用快速凝固/粉末冶金技术制备块体5083纳米晶铝合金，对于提升其性能具有十分重要的意义。
二、快速凝固/粉末冶金技术概述快速凝固技术是一种通过快速冷却熔融金属来制备非平衡态合金材料的技术。
而粉末冶金法则是一种通过将金属粉末混合、压制、烧结等步骤来制备金属材料的技术。
结合这两种技术，可以有效地制备出具有纳米晶结构的5083铝合金块体材料。
三、制备过程及影响因素1. 材料选择与预处理：选择纯度较高的铝基材和合金元素，进行必要的预处理，如除杂、细化晶粒等。
2. 熔炼与快速凝固：采用真空熔炼法将金属原料熔化，并利用快速凝固技术进行冷却，以获得非平衡态的合金液滴。
3. 粉末制备与表征：将非平衡态的合金液滴破碎成粉末，并对其粒度、形貌和结构进行表征。
4. 压制与烧结：将粉末进行压制成型，并通过烧结工艺使粉末颗粒之间形成牢固的结合。
5. 后续处理：对制备得到的块体材料进行后续处理，如热处理、表面处理等，以进一步提高其性能。
四、材料特性与性能分析1. 微观结构分析：利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对材料的微观结构进行观察和分析。
2. 力学性能测试：对材料的硬度、抗拉强度、延伸率等力学性能进行测试。
3. 耐腐蚀性测试：通过盐雾试验、电化学试验等方法评估材料的耐腐蚀性能。
快速凝固技术概述
快速凝固技术国内外发展及其应用1.快速凝固技术国内外发展随着对金属凝固技术的重视和深入研究，形成了许多种控制凝固组织的方法，其中快速凝固已成为一种具有挖掘金属材料潜在性能与发展前景的开发新材料的重要手段，同时也成了凝固过程研究的一个特殊领域。
快速凝固的概念和技术源于20世纪60年代初Duwez等人的研究，他们发现某些共晶合金在平衡条件下本应生成双相混合物，但当液态合金以足够快的冷却速度凝固合金液滴被气体喷向冷却板时，则可能生成过饱和固溶体、非平衡晶体，更进一步生成非晶体。
上述结果稍后被许多研究结果所证实，而且由此发现一些材料具有超常的性能，如电磁、电热、强度和塑性等方面的性能，出现了用于电工、电子等方面的非晶材料。
20世纪70年代出现了用快速凝固技术处理的晶态材料，80年代人们逐渐把注意力转向各种常规金属材料的快速凝固制备上，90年代大块非晶合金材料的开发与应用取得重大进展。
快速凝固技术是目前冶金工艺和金属材料专业的重要领域，也是研究开发新材料手段。
快速凝固一般指以大于105〜106K/S的冷却速率进行液相凝固成固相，是一种非平衡的凝固过程，通常生成亚稳相（非晶、准晶、微晶和纳米晶），使粉末和材料具有特殊的性能和用途。
由于凝固过程的快冷、起始形核过冷度大生长速率高,使固液界面偏离平衡，因而呈现出一系列与常规合金不同的组织和结构特征。
加快冷却速度和凝固速率所起的组织及结构特征可以近似地用图1来表示。
从上图我们不难看出，随着冷却速度的加快，材料的组织及结构发生着显著的变化，可以肯定地说，它也将带来性能上的显著变租1］。
快速凝固技术得到的合金具有超细的晶粒度，无偏析或少偏析的微晶组织，形成新的亚稳相和高的点缺陷密度等与常规合金不同的组织和结构特征。
实现快速凝固的三种途径包括：动力学急冷法；热力学深过冷法；快速定向凝固法。
由于凝固过程的快冷，起始形核过冷度大，生长速率高，使固液界面偏离平衡，因而呈现出一系列与常规合金不同的组织和结构特征。
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《快速凝固-粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金研究》篇一快速凝固-粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金研究一、引言铝合金因具有优良的物理和机械性能，被广泛应用于航空、汽车、电子等各个领域。
其中，5083铝合金因其高强度、良好的耐腐蚀性等特性备受关注。
然而，传统的铸造和加工方法在制备5083铝合金时，常常会出现晶粒粗大、力学性能不佳等问题。
近年来，快速凝固/粉末冶金技术因其能够制备出纳米晶结构的材料，成为了制备高性能铝合金的重要方法。
本文旨在研究快速凝固/粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金的工艺及性能。
二、实验材料与方法1. 材料选择实验选用的原材料为高纯度的铝、镁、锰等元素，按照5083铝合金的成分比例进行配比。
2. 快速凝固/粉末冶金工艺(1) 将选定的原材料进行球磨、混合，得到均匀的混合粉末。
(2) 采用气体雾化或激光束等快速凝固技术，将混合粉末迅速冷却至室温，得到过饱和固溶体。
(3) 采用粉末冶金技术，对过饱和固溶体进行热压或热等静压处理，制备出块体5083纳米晶铝合金。
三、实验结果与分析1. 微观结构分析通过透射电子显微镜(TEM)观察发现，采用快速凝固/粉末冶金技术制备的5083纳米晶铝合金具有细小的晶粒结构，晶粒尺寸在纳米级别。
同时，材料中无明显的第二相颗粒或夹杂物，组织均匀。
2. 力学性能测试对制备的块体5083纳米晶铝合金进行拉伸、硬度等力学性能测试发现，其抗拉强度、屈服强度和延伸率等性能指标均优于传统的铸造和加工方法制备的5083铝合金。
这主要得益于快速凝固/粉末冶金技术能够细化晶粒，提高材料的力学性能。
四、讨论与结论通过上述实验结果与分析，我们可以得出以下结论：1. 快速凝固/粉末冶金技术能够有效地制备出块体5083纳米晶铝合金，其晶粒尺寸在纳米级别，组织均匀。
2. 相比传统的铸造和加工方法，采用快速凝固/粉末冶金技术制备的5083纳米晶铝合金具有更高的抗拉强度、屈服强度和延伸率等力学性能。
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《快速凝固-粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金研究》篇一快速凝固-粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金研究一、引言铝合金作为一种轻质、高强度且耐腐蚀的金属材料，在现代工业和科研领域中得到了广泛的应用。
其中，5083铝合金以其优良的机械性能和加工性能，在航空、汽车、船舶等领域具有重要地位。
然而，传统的铸造方法制备的铝合金往往存在晶粒粗大、力学性能不高等问题。
为了解决这些问题，研究者们开始探索新的制备技术，其中快速凝固/粉末冶金技术因其独特的优势受到了广泛的关注。
本文将重点研究快速凝固/粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金的过程及性能特点。
二、研究内容与方法（一）材料与设备本实验所使用的原材料为5083铝合金粉末，设备主要包括快速凝固设备、粉末冶金设备以及相关的检测设备。
（二）实验方法1. 快速凝固制备纳米晶铝合金粉末：通过快速凝固技术，将5083铝合金粉末在高温下进行熔炼，并迅速冷却，得到纳米晶铝合金粉末。
2. 粉末冶金制备块体：将快速凝固得到的纳米晶铝合金粉末进行压制、烧结等处理，得到块体铝合金材料。
（三）研究内容本实验主要研究快速凝固/粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金的工艺过程及性能特点，包括材料的组织结构、力学性能、耐腐蚀性能等。
三、实验结果与分析（一）组织结构分析通过X射线衍射、扫描电子显微镜等手段对块体5083纳米晶铝合金的组织结构进行分析，发现其晶粒尺寸明显小于传统铸造方法制备的铝合金，具有较高的晶粒密度。
（二）力学性能分析对块体5083纳米晶铝合金进行拉伸、压缩等力学性能测试，发现其具有较高的强度和塑性，与传统铸造方法制备的铝合金相比，具有明显的优势。
（三）耐腐蚀性能分析通过电化学腐蚀等方法对块体5083纳米晶铝合金的耐腐蚀性能进行分析，发现其具有较好的耐腐蚀性能，能够在恶劣的环境中保持良好的性能。
四、讨论与结论（一）讨论快速凝固/粉末冶金技术能够有效地制备出晶粒细小、性能优良的5083纳米晶铝合金。
快速凝固-粉末冶金高强度镁合金的制备、组织与性能研究
快速凝固-粉末冶金高强度镁合金的制备、组织与性能研究快速凝固/粉末冶金高强度镁合金的制备、组织与性能研究摘要：镁合金具有低密度、高比强度、高吸能性等优良特性，被广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。
但是，其低强度、差延展性和容易腐蚀等缺点限制了其进一步发展。
因此，研究如何制备高强度、高塑性和耐腐蚀的镁合金成为了目前研究的热点。
本文通过快速凝固/粉末冶金技术制备了含Al、Zn、Mn、Nd等元素的高强度镁合金。
在此基础上，研究了合金的组织与性能。
结果表明，制备的镁合金中Al和Mn的添加能有效提高合金的强度和塑性。
Nd的添加不仅能够提高合金的强度，还能够改善其耐腐蚀性能。
快速凝固制备的镁合金中，纳米级晶粒间存在大量细小的沉淀物，这种沉淀物是增强机制的重要因素之一。
在其它条件相同的情况下，粉末冶金制备的镁合金中晶粒尺寸更大，虽没有沉淀物，但是合金的拉伸强度和塑性优于快速凝固制备的镁合金。
本文有望为研究快速凝固/粉末冶金制备的镁合金提供新的途径和方法，为镁合金在工业生产中的应用打下坚实的基础。
关键词：快速凝固；粉末冶金；高强度镁合金；沉淀物；晶粒尺寸；耐腐蚀性能一、引言镁合金是一种重要的结构材料，因其具有低密度、高比强度、高吸能性和良好的机械性能等优点，被广泛用于汽车、航空航天、军事、电子等领域。
然而，镁合金的低强度、差延展性和容易腐蚀等缺点限制了其在工业生产中的应用。
因此，制备高强度、高塑性和耐腐蚀的镁合金成为了研究的热点。
快速凝固技术是近年来发展起来的一种制备高性能材料的新方法，可制备出具有高强度、高塑性和细晶粒等优良性能的合金材料。
粉末冶金技术是一种通过合理的粉末制备、压制和烧结等工艺制备合金材料的方法，也能制备出具有优良性能的合金材料。
因此，快速凝固和粉末冶金技术被广泛应用于制备镁合金等材料。
本文通过快速凝固/粉末冶金技术制备了含Al、Zn、Mn、Nd等元素的高强度镁合金，研究了不同条件下制备的合金的组织结构和力学性能，并比较了其耐腐蚀性能。
快速凝固粉末冶金高强度镁合金的制备、组织与性能研究
快速凝固/粉末冶金高强度镁合金的制备、组织与性能研究镁合金是目前工程应用中最轻的金属结构材料,具有密度低、比强度高、比刚度高和容易回收等优点,在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域具有广阔的应用前景。
但镁合金本身存在强度偏低和耐蚀性差的缺点,制约着其发展与应用。
快速凝固/粉末冶金(RS/PM)技术是一种高效且实用性强的制备高性能镁合金的工艺方法,该技术不仅可以实现晶粒的细化,还可获得新颖的组织和微观结构,具有重要的理论和实际意义。
本文以Mg-Zn-Y和Mg-Al-Zn两种合金系为研究对象,以开发和制备高强度RS/PM镁合金及其复合材料为基本研究目的,研究制备工艺、合金成分等因素对RS/PM镁合金组织、结构与性能的影响,对合金的组织转变与强化机制进行深入探究。
本论文的工作包括以下四个部分:(1)为了确定制备高强度RS/PM镁合金的合适工艺参数,本论文首先研究了粉末粒度、烧结和挤压工艺对RS/PM Mg-Zn-Y 合金组织性能的影响。
通过计算,确定采用氩气雾化法制备镁合金的冷却速率为104～107 K/s。
相比传统铸态组织,RS粉末组织非常细小。
镁合金粉末冷压性能差,采用300℃+ 600 MPa温压烧结工艺制备的圆坯致密度最高、力学性能最好。
随着粉末粒度的减小,RS/PM镁合金的强度升高,但是塑性会降低;提高挤压温度,不同粉末粒径的RS/PM 镁合金间的性能差距缩小,其中利用粒径小于74μm粉末制备的RS/PM镁合金综合力学性能最好。
(2)根据Mg-Zn-Y三元相图,设计了六种RS/PM Mg-Zn-Y合金,其Y/Zn原子比分别为2、1.5和1。
研究发现,RS/PM合金的相组成依赖于Y/Zn原子比,当Y/Zn=2和1.5时,合金主要由α-Mg和X-Mg12ZnY相组成;当Y/Zn=1 时,合金主要由α-Mg、X-Mg12ZnY 相和 W-Mg3Zn3Y2颗粒组成。
RS/PM Mg-Zn-Y合金中Y/Zn原子比的不同导致合金中X相化学成分的不同。
《2024年快速凝固-粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金研究》范文
《快速凝固-粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金研究》篇一快速凝固-粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金研究一、引言铝合金因具有优异的机械性能、加工性能和耐腐蚀性等，在航空航天、汽车制造等领域得到广泛应用。
5083铝合金作为一种重要的铝合金材料，其具有较高的强度和良好的加工性能，在各种工业领域有着广泛的应用前景。
然而，传统的制备方法在生产5083铝合金时，往往存在组织粗大、性能不均等问题。
因此，研究新的制备方法以提高其性能和微观结构显得尤为重要。
本文将重点研究快速凝固/粉末冶金制备块体5083纳米晶铝合金的方法及其性能特点。
二、快速凝固/粉末冶金制备技术快速凝固技术是一种先进的材料制备技术，其通过快速冷却熔融金属，以获得细小的晶粒组织。
而粉末冶金技术则是一种通过将金属粉末混合、压制、烧结等工艺制备块体材料的方法。
将这两种技术相结合，可以制备出具有优异性能的纳米晶铝合金。
在制备过程中，首先将5083铝合金熔化，然后通过快速凝固技术将其迅速冷却，得到纳米晶铝合金粉末。
接着，通过粉末冶金技术将粉末压制、烧结，最终得到块体纳米晶5083铝合金。
三、实验方法与结果分析1. 实验方法本实验采用快速凝固/粉末冶金技术制备块体5083纳米晶铝合金。
具体步骤包括：熔炼5083铝合金，通过快速凝固技术获得纳米晶铝合金粉末，然后通过粉末冶金技术将粉末压制、烧结，得到块体材料。
在实验过程中，通过调整工艺参数，如熔炼温度、冷却速度、压制压力等，以获得最佳的微观结构和性能。
2. 结果分析通过对制备得到的块体5083纳米晶铝合金进行微观结构和性能分析，发现其具有以下特点：（1）微观结构：块体材料具有细小的晶粒组织，晶粒尺寸达到纳米级别。
这有利于提高材料的力学性能和耐腐蚀性。
（2）力学性能：块体材料的硬度、强度等力学性能得到显著提高。
与传统制备方法相比，其力学性能更优异。
（3）耐腐蚀性：纳米晶结构有利于提高材料的耐腐蚀性。
在腐蚀介质中，块体材料的耐腐蚀性能得到显著提高。
快速凝固粉末冶金
粉末颗粒变形与位移的几种形式
金属粉末压制过程
粉末体在受压后体积明显减 少，这是由于粉末体在压制 时不但发生了位移，而且还 发生了变形。变形分为弹性 变形、塑性变形和脆性断裂。 压力增大时，颗粒发生变形， 由最初的点接触逐渐变成面 接触，接触面积随之增大， 粉末颗粒由球形变成扁平状， 当压力继续增大时，粉末就 可能碎裂
水雾化中，雾化的粉末粒度D主要与水速v有关
C D v sin
D ——与材料和雾化装置结构有关的常数
——金属液流与水流轴之间的夹角
雾化法
离心雾化
雾化法
旋转电极雾化装置
雾化法
振动电极雾化
还原法制备金属粉末
用还原剂还原金属氧化物及盐类来制取金属粉末 是一种广泛采用的制粉方法，还原剂可呈固态、 气态或液态，被还原物亦然
混合
使氧化物还 原，降低碳 和其他杂质 的含量，提 高纯度，消 除加工硬化， 稳定粉末结 构
把不同颗粒 大小的原始 粉末分级，
将小颗粒粉末制成 大颗粒或团粒，用 来改善粉末的流动 性，硬质合金生产 中，为了便于自动 成形，是粉末能够 顺利充填模腔就必 须先进行制粒
金属粉末压制过程
压模压制是指松散的粉末 在压模内经受一定的压制 压力后，成为具有一定尺 寸、形状和一定密度、强 度的压坯。当对压模中粉 末施加压力后，粉末颗粒 间将发生相对移动，粉末 颗粒将填充孔隙，使粉末 体的体积减小，粉末颗粒 驯熟达到最紧密的堆积。
电解法
在一定条件下，粉末可以在电解槽的阴极上沉积 出来，但这种制粉末方法成本高
压制成形
粉末冶金成形时将松散的粉末体加工成具有一 定尺寸、形状，以及一定密度和强度的坯块
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➢ 此后人们开始把目光转向快速凝固粉末固结材料，使得快 速凝固粉末合金，如快冷粉末高温合金、铝合金、钛合金、 铜合金、粉末工具钢和粉末不锈钢的研制及在工业中的应 用取得了相当大的成功，并由此而产生了一门新型的交叉 技术，即快速凝固-粉末冶金技术(RS-PM)。
➢ 目前，非晶态的带材、丝材已经商品化，有些合 金带材的宽度已经超过200 mm，这些材料在力 学、电学、磁学、超导、耐腐蚀等方面具有很多 晶态材料所无法比拟的性能，得到了广泛的应用。
➢由于快速凝固材料的冷却速度受尺寸大小 的限制，只能生产一维尺寸很小的带材、 二维尺寸很小的丝材和三维尺寸很小的粉 末。这无疑极大地限制快速凝固材料的应 用范围。因此，大块非晶、准晶金属材料 的研究，逐渐受到国内外材料工作者的极 大重视。
➢大过冷技术(Large Undercooling Technology或LUT)的实质是指使熔体尽可 能在接近均匀形核的条件下凝固，以获得 大的凝固过冷度和非常高的凝固速度。通 常熔体中的促进非均匀形核质点主要来自 于熔体内部的夹杂和容器(如坩锅、铸模等) 壁。通过将熔体分散成细小的熔滴可以减 小熔滴中含有杂质粒子的几率，这样有可 能形成大量的不含杂质粒子的熔滴，同时 也减小了单个熔滴中含有的杂质粒子的数 量，从而产生接近均匀形核的条件。
➢ 快速凝固-粉末冶金技术是关于快速凝固制取非晶、准晶 和微晶粉末以及在保持亚稳结构下制备大块非晶、准晶和 微晶材料的技术。
➢ 快速凝固制取非晶和微晶粉末方法有很多，如旋转盘雾化 法、旋转水雾化法、超声雾化法、双辊、三辊淬冷法、电 动力雾化法、等离子雾化法、溶液提取法、激光快速凝固 法、多级快淬法等。
➢1960年美国学者Pol Duwez采用“枪法”快 冷装置制备了Au-Si非晶合金，并且又于 1967年制备了Fe-P-C系强磁性非晶合金。
➢枪法快冷装置的工作原理是用高压气体将 少量试样(约0.1克)喷射到铜冷却板上，由 于高压气体的导入是爆发式进行的，所以 称为枪法(Gun Method)，此法的冷却速度 估计可达107K/s。
第二章 快速凝固-粉末冶 金技术
2.1快速凝固技术-粉末冶金技术的发展概况
➢快速凝固过程通常是指由液相到固相的相 变过程进行得非常快，金属或者合金的熔 体急剧凝固成微晶、准晶和非晶态的过程。
➢由于快速凝固的冷却速度≥105K/s(或者凝固 线速度每秒达数米以上)，使得所制备的金 属或合金与常规的凝固金属或合金相比， 冷却速度提高了几个数量级；从而使材料 的微观组织、结构产生了许多引人注目的 变化，性能也有很大的提高。
➢ 1974年陈鹤寿在冷却速度≥102K/s的条件下制备 出1~3mm的Pd-Cu-Si、Pd-Ni-Si、Pt-Ni-P非晶 圆棒；1981年Perepezko等人证实了块体非晶形 成的临界条件不是冷速而是取决于过冷液体所达 到的亚稳程度。上世纪80年代后期日本东北大学 的井上明久和美国Jahnson等研究小组分别在ZrAl-Ni-Cu、Zr-Ti-Cu-Ni-Be这两个体系中获得了 大块非晶合金。
2.2快速凝固材料的制备理论 2.2.1 快速凝固技术的基本原理 2.2.1.1 急冷凝固原理 ➢ 急冷凝固技术(Rapid Quenching Technology或RQT)的核
心思想是要提高凝固过程中熔体的冷速。从热量传输的基 本原理可以知道，一个相对于环境开放的系统，冷速取决 于该系统在单位时间内产生的热量和传出系统的热量。因 此对金属凝固而言，提高系统的冷速必须要求减少单位时 间内金属凝固产生的熔化潜热和提高凝固过程中的传热速 度。
➢快 速 凝 固 技 术 的 创 始 人 应 属 前 苏 联 学 者 Salli和美国学者Pol Duwez。
➢1958年，前苏联学者Salli为了研究二元合 金的相互固溶度问题，研制了快速凝固装 置。
➢其原理是采用两块铜板挟住飞溅在铜板上 的金属液，使液滴冷却速度达到105K/s， Salli利用此装置研究了Fe基合金，Al基合 金固溶度的扩展和亚稳相的形成问题。
➢ 急冷凝固技术的原理是设法减小同一时刻凝固的熔体体积 与其散热表面积之比，并设法减小熔体与热传导性能良好 的冷却介质的界面热阻并以传导的方式进行散热。由于急 冷凝固技术主要是通过提高凝固冷速的方法来提高熔体的 过冷度和凝固速度。因此，在凝固过程中冷却速度大小.1.2 大过冷凝固技术
➢ 20世纪70年代初，现代快速凝固技术的发展，引 起了世界各国材料工作者的关注和重视，并且投
入了大量的人力、财力和物力进行这方面的研究。 1971至1973年间，Chen和Gilman等人采用快冷 连铸轧辊法，以1830r/min的轧辊转速制成许多 非晶态合金的薄带和细丝，并正式命名为“金属 玻璃(Metglass)”，以商品出售，在世界上引起了 很大的反响。
➢ 大块非晶准晶的制备方法有爆炸成形法、动态压实法等， 而大块微晶材料的制备方法则有热加工致密化(热等静压、 准热等静压、热挤、热轧、热锻等)、喷射成形和液相烧 结法等。
➢五十多年来，快速凝固技术及其材料的研 究一直是材料科学和工程领域的一个重要 分支。据统计，世界上大多数相关的企业 和大学实验室都进行过这方面的研究，现 有的各种成分已定型的合金几乎全部采用 快速凝固技术研究过，世界上每年发表的 这一领域的论文数量非常多，快速凝固制 粉、粉末固结和致密化方面的专利技术也 层出不穷。此外，快速凝固材料的理论研 究还丰富了凝聚态物理学的内容，促进了 该学科的发展。
➢粉末冶金中的亚音速气体雾化、高压水雾 化以及某些离心雾化制粉法可以认为是最 初级的快速凝固方法，它们的冷却速度在 102~104 K/s，粉末颗粒的显微组织也达到 一定的微细程度；
➢但是多年来人们都把雾化看成是一项单纯 的熔体破碎制粉法，而没有注意到雾化液 滴较高的凝固速度可使得粉末颗粒的微观 组织发生巨大的变化和材料性能得到很大 的提高，因此，早期的粉末研制者错失了 对快速凝固深入探索研究的良机。