鑄造凝固技術的發(fā)展

1.順序凝固技術所謂的順序凝固技術，是使液態(tài)金屬的熱量沿   向排出,或通過對液態(tài)金屬施行某方向的凝固,從而使晶粒的生長(凝固)向著   的方向進行,終獲得具有單方向晶粒組織或單晶組織的鑄件的一種工藝方法。由于冷卻及控制技術的不斷進步,使熱量排出的強度及方向性不斷提高,從而使固液界面前沿液相中的溫度梯度增大,這不僅使晶粒生長的方向性提高,而且組織細長、挺直、并延長了定向區(qū).順序凝固技術已廣泛應用于鑄造高溫合金燃氣輪機葉片的生產(chǎn)中,由于沿定向生長的組織的力學性能優(yōu)異,使葉片工作溫度大幅度提高,從而使航空發(fā)動機性能提高。順序凝固技術的進展是制取單晶體鑄件,如單晶渦輪葉片,它比一般順序凝固柱狀晶葉片具有高的工作溫度,抗熱疲勞強度、抗蠕變強度和性能。采用這種高溫合金單晶葉片的航空發(fā)動機,地增加了航空發(fā)動機的推力和效率,使其性能大幅度提高。

2.凝固技術即在比常規(guī)工藝條件下的冷卻速度(10-4-10K/S)快得多的冷卻條件(103-109 K/S)下,使液態(tài)合金轉變?yōu)楣虘B(tài)的工藝方法。它使合金材料具有優(yōu)異的組織和性能,如很細的晶粒(通常<0.1-0.01 um>甚至納米級的晶粒),合金元偏析缺陷和高分散度的   析出相,材料的、等。凝固技術可使液態(tài)金屬脫開常規(guī)的結晶過程(形核和生長),直接形成非晶結構的固體材料,即所謂的金屬玻璃。此類非晶態(tài)合金為遠程無序結構,具有的電學性能、磁學性能、電化學性能和力學性能,己廣泛的應用。如用作控制變壓器鐵心材料、計算機磁頭及外圍設備中零件的材料、纖焊材料等。凝固正日益受到多方的重視。

3.復合材料制備凝固技術的另一發(fā)展是用于復合材料的制備口所謂復合材料,就是在非金屬或金屬基體中引人增強相或成分,通過控制凝固使增強相按所希望的方式分布或排列的一種具有性能的材料。由于復合材料的基體具有較高的斷裂性,加上增強相的存在,故能表現(xiàn)出與普通單相組織材料不同的性能,如、良好的高溫性能和性能,已發(fā)展了多種制取復合材料的工藝方法,如結合順序凝固技術制備自生復合材料。此的應用前景將越來越廣。

4.半固態(tài)鑄造半固態(tài)金屬鑄造成形技術經(jīng)過20的研究及發(fā)展,已進入工業(yè)應用階段。其原理是在液態(tài)金屬的凝固過程中進行強烈的攪拌(可以采用機械、電磁或其它方式),使普通鑄造易于形成的樹枝晶網(wǎng)絡骨架被打碎而形成分散的顆粒狀組織形態(tài),從而制得半固態(tài)金屬液,它具有   的流動性,然后可利用常規(guī)的成形技術如壓鑄、擠壓、模鍛等成形生產(chǎn)坯料或鑄件。半固態(tài)金屬鑄造成形克服了傳統(tǒng)鑄造成形易產(chǎn)生的縮孔、縮松、氣孔及尺寸偏差等缺點,具有成形溫度低,延長模具壽命,節(jié)約能源,生產(chǎn)條件和環(huán)境,提高鑄件質量(減少氣孔和凝固收縮),減少加工余量等許多優(yōu)點。半固態(tài)金屬成形工藝將成為21世紀   發(fā)展前途的近凈形化成形技術之一。