快速凝固技術(shù)

1、材料成型及控制工程鑄造工程方向?qū)I(yè)課材料制備新技術(shù)8/11/20221第1章 快速凝固技術(shù) （a）定向凝固 (b)體積凝固 圖1-1 兩種典型的凝固方式q1-自液相導(dǎo)人凝固界面的熱流密度；q2-自凝固界面導(dǎo)人固相的熱流密； Q-鑄件向鑄型散熱熱量 8/11/20222材料成型及控制工程教研組第1章 快速凝固技術(shù) 圖1-2急冷模法示意圖1-真空出口；2-絕熱冷卻劑容器；3-冷卻池；4-銅模；5-模穴；6-墊圈；7-基板；8-壓緊螺帽；9-射入管；10-鋁箔8/11/20223材料成型及控制工程教研組第1章 快速凝固技術(shù) () 自由噴射熔液自旋工藝 () 平面流鑄工藝圖1-3 自由噴射熔液自旋工藝

2、和平面流鑄工藝原理示意圖1-壓力計(jì)； 2-排氣閥； 3-坩堝； 4-感應(yīng)加熱線圈； 5-合金液； 6-金屬薄帶； 7-淬冷輥輪； 8-噴嘴8/11/20224材料成型及控制工程教研組第1章 快速凝固技術(shù)() 自由噴射熔液自旋工藝 () 平面流鑄工藝圖1-4 自由噴射熔液自旋工藝和平面流鑄工藝形成的熔潭示意圖8/11/20225材料成型及控制工程教研組第1章 快速凝固技術(shù) 圖1-5 玻璃包覆紡線法快速凝固原理圖8/11/20226材料成型及控制工程教研組第1章 快速凝固技術(shù) 圖1-6 Kavesh法線材快速凝固原理圖1，7-導(dǎo)流管；2-噴嘴；3-合金液；4-感應(yīng)加熱器； 5-穩(wěn)流罩；6-分散器；

3、8-泵8/11/20227材料成型及控制工程教研組第1章 快速凝固技術(shù)圖1-7 回轉(zhuǎn)水紡線法線材快速凝固原理圖1-旋轉(zhuǎn)鼓；2-冷卻水；3-噴嘴；4-噴射液柱；5-加熱器 8/11/20228材料成型及控制工程教研組第1章 快速凝固技術(shù) 圖1-8 傳送帶法線材快速凝固原理圖1-冷卻水噴嘴；2-帶溝槽傳送帶；3-導(dǎo)引帶；4-加熱器；5-導(dǎo)引鼓；6-坩堝；7-合金液；8-噴嘴；9-驅(qū)動滑輪；10-液流穩(wěn)定器；11-線材；12-繞線機(jī)；13-集水箱；14-噴射合金熔液柱；15-輸送泵；16-流量計(jì)；17-壓縮機(jī)8/11/20229材料成型及控制工程教研組第1章 快速凝固技術(shù) 圖1-9 單輥法制備快速凝

4、固薄帶原理圖 1-激冷輥；2-感應(yīng)加熱器；3-排氣閥；4-壓力表；5-帶材8/11/202210材料成型及控制工程教研組第1章 快速凝固技術(shù) 圖1-10 單輥法制備復(fù)合帶材1-單輥；2、5-合金液；3、4-坩堝；6-感應(yīng)加熱器；7-復(fù)合薄帶8/11/202211材料成型及控制工程教研組第1章 快速凝固技術(shù) 圖1-11 非晶合金帶材生產(chǎn)線示意圖1-熔化、保溫爐; 2-中間包; 3-噴嘴; 4-單輥,直徑約2000mm; 5-厚度測量裝置8/11/202212材料成型及控制工程教研組第1章 快速凝固技術(shù) 圖1-12 雙輥法快速凝固原理圖l-帶材；2-合金液流；3-加熱器；4-坩堝；5-噴嘴；6-雙

5、輥8/11/202213材料成型及控制工程教研組第1章 快速凝固技術(shù) （a）平行 (b) 傾斜 (c) 凸面 (d) 凹面 圖1-13 兩輥的平行度對帶材質(zhì)量的影響8/11/202214材料成型及控制工程教研組第1章 快速凝固技術(shù)圖1-14 雙輥法制備帶材快速凝固模型8/11/202215材料成型及控制工程教研組第1章 快速凝固技術(shù) 圖1-15 雙輥法制備復(fù)合薄帶 1、2-冷卻輥；3-基帶； 4-噴嘴；5-合金熔液8/11/202216材料成型及控制工程教研組第1章 快速凝固技術(shù) 圖1-16 溢流法快速凝固原理圖8/11/202217材料成型及控制工程教研組第1章 快速凝固技術(shù) 圖1-17 溢

6、流法制備復(fù)合帶材 1-復(fù)合層；2-基帶；3-激冷輥；4-合金液；l，5-合金液；2，6-冷卻長度8/11/202218材料成型及控制工程教研組第1章 快速凝固技術(shù) 圖1-18 噴射沉積法原理圖1-沉積室；2-基板；3-噴射粒子流；4-氣體霧化室；5-合金液；6-坩堝；7-霧化氣體；8-沉積體；9-運(yùn)動機(jī)構(gòu)；10-排氣及取料室8/11/202219材料成型及控制工程教研組第1章 快速凝固技術(shù) 圖1-19 噴射沉積法制備坯材 1-感應(yīng)加熱坩堝；2-噴嘴；3-圓柱沉積坯；4-沉積室； 5-排氣管； 6-循環(huán)分離器8/11/202220材料成型及控制工程教研組第1章 快速凝固技術(shù)圖1-20 大塊非晶形

7、成臨界冷卻速度Vcc、最大厚度tmax 和 比玻璃化溫度Trg之間的關(guān)系8/11/202221材料成型及控制工程教研組第1章 快速凝固技術(shù)圖1-21 單向熔化法示意圖8/11/202222材料成型及控制工程教研組第1章 快速凝固技術(shù)圖1-22 連續(xù)鑄軋示意圖8/11/202223材料成型及控制工程教研組第1章 快速凝固技術(shù)圖1-23 分步冷卻連續(xù)鑄造法示意圖8/11/202224材料成型及控制工程教研組表1-1 不同霧化工藝的凝固速率和粉末質(zhì)量比較8/11/202225材料成型及控制工程教研組表1-2回轉(zhuǎn)水紡線法制備的非晶絲及其力學(xué)性能。（細(xì)絲直徑100160m）8/11/202226材料成型

8、及控制工程教研組表1-3 非晶、納米晶軟磁合金帶材的主要性能及應(yīng)用領(lǐng)域8/11/202227材料成型及控制工程教研組表1-4 采用噴射沉積法制備的近終形制件8/11/202228材料成型及控制工程教研組第1章 快速凝固技術(shù) 熱流密度q1和q2與結(jié)晶潛熱釋放率之間滿足熱平衡方程:（1-1）8/11/202229材料成型及控制工程教研組 根據(jù)傅里葉導(dǎo)熱定律知（1-2） （1-3）而 （1-4） 式中,L,S分別為液相和固相的導(dǎo)熱率GTL,GTS分別為凝固界面附近液和固相中的溫度梯度；h為結(jié)晶潛熱，也稱為凝固潛熱；VS為凝固速度；S為固密度。8/11/202230材料成型及控制工程教研組 將式（1-2）至式（1-4）帶入式（1-1）則可求得凝固速度為：（1-5） (1-6) 式中,Q1為鑄型吸收的熱量;Q2為鑄件降溫釋放的物理熱;Q3為凝固過程放出的結(jié)晶潛熱；8/11/202231材料成型及控制工程教研組 Q1，Q2，Q3可如下求出 式中，A為鑄型與鑄件的界面面積； q為界面熱流密度；VC為冷卻速度，