快速凝固的应用概念.pptxVIP

快速凝固的应用;快速凝固技术;快速凝固合金的显微结构特征;快速凝固的方法;快速凝固的应用;1、快速凝固铝合金;过渡族金属元素在铝中的过饱和固溶度由于快速凝固技术而获得了一定程度的增加，可使Al 基体形成高度弥散、具有热稳定性的金属间化合物。高温下这些弥散相是相对稳定的，位错需要克服更大的阻力才能摆脱这些第二相粒子继续移动。正是这些与基体共格或者半共格的弥散相的存在，才使得快凝耐热铝合金具有了较好的抗腐蚀、抗疲劳性，优秀的高温力学性能和热稳定性。 近年来国内外一系列快速凝固耐热铝合金相继问世，如美国Allied?Signal铝业公司研发的Al-Fe-V-Si系耐热铝合金就具有良好的高温强度、塑性、热稳定性和断裂韧性以及耐腐蚀性，并且可以根据需要调整Fe、V、Si含量以控制强化相来获得不同的性能，该合金目前已成为研制最为成熟的高性能耐热铝合金。俄罗斯研发了AK4-1铝合金，而国内的研究很多是在AK4-1铝合金的基础上，调整合金元素Cu、Fe、Ni的含量，使合金的综合性能得到改善。;Al-Si合金具有优异的耐磨性、优良的铸造性能、低的热膨胀系数以及焊接性能，广泛地被应用于国内外内燃机活塞合金中。但在常规铸造中存在着较大硅相严重割裂基体的连续性，导致过共晶铝硅合金的塑性、强度等力学性能不佳，硅含量超过14％的过共晶铝硅合金，硅相的不利影响在变质处理的情况下也无法消除。过共晶铝硅合金中硅的尺寸、形态及分布状态是影响其性能的关键因素。 快速凝固技术的存在，为Al-Si 合金熔体提供了较大的过冷度和极高的冷却速度。在凝固时，合金熔体中在短时间内能产生大量的晶核且极快得生长，从而使硅相来不及长大，硅相尺寸细小并使其分布状况明显改观，性能也得到了大幅提高。同时，合金元素的固溶度因快速凝固技术而得到显著地提高，在Al-Si 二元合金系的基础上可以加入其它合金元素(例如Mn、Li 等)，材料需要的某些性能可以获得相应的提高。;铝锂合金是具有低密度、高比强度、比刚度、良好的耐腐蚀性和卓越的超塑成型性能等特点的新型铝合金材料。与过渡族元素不同，Li在Al中有较高的平衡固溶度，因而在原则上可在常规铸锭生产中加入较多的Li，但是Al-Li 合金在采用常规铸造工艺生产时当Li的加入量超过2.5%时，偏析问题会变得十分严重，强度及断裂韧性会显著下降。 联合公司成功地研发了Al-Li锻造合金，通过添加Zr明显改善了Al-Li合金的力学性能，原因： (1)Zr与Al能生成亚稳Al3Zr，并与Al-Li合金的主要强化相（Al3Li）同型。 (2)亚稳Al3Zr能有效阻碍位错切变； (3)在时效热处理过程中Al3Li颗粒环绕共格的Al3Zr，形成一种特殊的Al3（Li，Zr）复合沉淀颗粒。Al3Li与阻碍剪切的Al3Zr相结合，而不再促进平面滑移。;目前，快速凝固铝合金零件在缝纫机、办公设备和汽车工业等领域获得了广泛应用，如缝纫机中的连杆，小型和微型电机的无磁外壳，复印机中的驱动轮、轴承、轴承套等，汽车上的后座镜、转向柱衬套等，此外还有医用设备里的小型热交换器，柴油机涡轮增压器的转子、油泵外壳，如能提高其摩擦阻力，还可以用于皮带轮。尽管有关快速凝固铝合金的研究历史不长，但快速凝固铝合金零件的应用却大幅度增加。;2、快速凝固镁合金;相比于晶态合金，快速凝固非晶态镁合金具有超高强度和超高抗蚀性。70 年代初，快速凝固实验表明，由于镁合金具有极低的临界冷速（Vc＜100K/s），因此，利用快速凝固工艺很容易制取块状非晶镁合金。镁基合金具有明显的非晶形成能力，非晶态镁合金主要是通过快速凝固合金熔体制备，非晶态镁合金的力学性能优异，是潜在的结构材料。除力学性能外，非晶态镁合金的抗腐蚀性和储氢性能优良，是一种很有发展前途的新型材料。; 另外，镁合金的非晶化特性在开发超导功能材料、纳米材料等方面也具有很大的潜力。目前已研究开发的三元镁基非晶合金主要有Mg-Y-Al、Mg-Ca-Al、Mg-Zn-Al等。 2002年，日本和英国学者先后采用快速凝固法开发出具有极高强度和延展性的镁合金，强度约是超级铝合金的3倍，是目前世界上强度最高的镁合金，此外，它还具有超塑性、高耐热性和高耐蚀性，可为航空航天工业提供优质材料。 美国、日本、以色列等投入巨资，研究和开发超高强度镁合金及其在航空航天领域的应用。其原因不仅是因为超高强度镁合金可以降低飞行器的成本，更重要的是可以改善飞行器的飞行姿态。;3、快速凝固制备非晶催化剂;4、快速凝固非平衡态新型金属材料;应用快速凝固技术是形成准晶的主要途径，准晶是准周期晶体的简称，准周期性和非晶体对称性是准晶的两个最重要的特征。准晶材料具有一系列独特的性能：高硬度、高弹性模量、低热膨胀系数、低热导率、低电导率、秉征脆性、热障性能、