快速凝固技术1

1、快速凝固技术追溯快速凝固发展，其原始动力源于解决铸件（锭）偏析的追溯快速凝固发展，其原始动力源于解决铸件（锭）偏析的需要。因此，虽然有的技术需要。因此，虽然有的技术DUWEZDUWEZ的的“枪枪”以前就已发明，早以前就已发明，早可视为快速凝固技术的前身。然而，目前大家公认的是，快可视为快速凝固技术的前身。然而，目前大家公认的是，快速凝固起源于速凝固起源于DUWEZDUWEZ的的“枪枪”技术技术19601960年年DUWEZDUWEZ的的“枪枪”技术开创了一个新纪元技术开创了一个新纪元快速凝固发展的由来冷速可达冷速可达10106 6k/sk/s首次系统报道快凝组织结构、形貌、大小的变化规律首次系

2、统报道快凝组织结构、形貌、大小的变化规律自此，快速凝固亚稳效应被有目的地用来制备高性能材料自此，快速凝固亚稳效应被有目的地用来制备高性能材料快速凝固概述快速凝固的定义定义定义1 1：从液态到固态的冷却速度大于某一临界冷却速率的凝：从液态到固态的冷却速度大于某一临界冷却速率的凝固过程（固过程（10105 5/s/s）。）。定义定义2 2：由液相到固相的相变过程进行得非常快，从而获得普：由液相到固相的相变过程进行得非常快，从而获得普通铸件和铸锭无法获得的成分、相结构和显微结构的凝固过程。通铸件和铸锭无法获得的成分、相结构和显微结构的凝固过程。 定义定义3 3：快速凝固是指采用急冷技术或深过冷技术获

3、得很高的：快速凝固是指采用急冷技术或深过冷技术获得很高的凝固前沿推进速率的凝固过程。凝固前沿推进速率的凝固过程。 1、“动力学动力学”法法 实现快速凝固的途径2、“热力学热力学”法法 急冷凝固技术（急冷凝固技术（Rapidly Quenching Technology, RQT） （或称（或称 熔体淬火技术（熔体淬火技术（Melt Quenching Technology, MQT）提高熔体凝固时传热速度，来增大冷速，从而提高过冷度和凝固速率，使熔体形提高熔体凝固时传热速度，来增大冷速，从而提高过冷度和凝固速率，使熔体形核时间短，来不及在熔点附近凝固，而在远离平衡点的较低温度凝固，实现快冷核时

4、间短，来不及在熔点附近凝固，而在远离平衡点的较低温度凝固，实现快冷和快凝和快凝深过冷技术（深过冷技术（Large Undercooling Technology, LUT）针对铸造合金都是在非均匀形核条件下凝固的，过冷度小，故创造近似均匀形核针对铸造合金都是在非均匀形核条件下凝固的，过冷度小，故创造近似均匀形核的条件，这时冷速虽小，但凝固过冷度大，亦可实现快速凝固的条件，这时冷速虽小，但凝固过冷度大，亦可实现快速凝固3、定向凝固技术、定向凝固技术 1 1、急冷法（熔体急冷技术）、急冷法（熔体急冷技术） 凝固速率凝固速率是由凝固是由凝固潜热潜热及物理热的及物理热的导出导出速率控制的。速率控制的。

5、通过提高铸型的通过提高铸型的导热能力导热能力，增大热流的导出速率增大热流的导出速率可使凝可使凝固界面快速推进，实现快速凝固。固界面快速推进，实现快速凝固。在忽略液相过热的条件下，单向凝固速率在忽略液相过热的条件下，单向凝固速率R R取决于固相取决于固相中的温度梯度中的温度梯度G GS S 。2 2、深过冷法、深过冷法指通过各种有效的净化手段避免或消除金属或合金液中的异指通过各种有效的净化手段避免或消除金属或合金液中的异质晶核的形核作用，增加临界形核功，使得液态金属或合金质晶核的形核作用，增加临界形核功，使得液态金属或合金液获得在常规凝固条件下难以达到的过冷度。液获得在常规凝固条件下难以达到的过

6、冷度。上述快速凝固是通过提高热传导速率实现的，由于试样内部上述快速凝固是通过提高热传导速率实现的，由于试样内部热阻的限制，只能在薄膜及热阻的限制，只能在薄膜及小尺寸小尺寸颗粒中实现。颗粒中实现。大尺寸试件快速凝固大尺寸试件快速凝固? ? 唯一途径唯一途径-降低凝固过程中的潜热导出量降低凝固过程中的潜热导出量通过通过抑制抑制凝固过程的凝固过程的形核形核，使合金液获得很大的过冷度，使，使合金液获得很大的过冷度，使凝固过程释放的潜热凝固过程释放的潜热hh被过冷熔体吸收，可以获得很大的被过冷熔体吸收，可以获得很大的凝固速率。凝固速率。l定向凝固定向凝固是使熔融合金沿着与热流方向相反的方向按要求是使熔融

7、合金沿着与热流方向相反的方向按要求的结晶取向凝固的一种铸造工艺。的结晶取向凝固的一种铸造工艺。l定向凝固的必备条件：定向凝固的必备条件： 1 1）热流向单一方向流动并垂直于生长中的固）热流向单一方向流动并垂直于生长中的固- -液界面液界面 2 2）晶体生长前方的溶液中没有稳定的结晶核心）晶体生长前方的溶液中没有稳定的结晶核心l措施：措施： 1 1）避免侧向散热；）避免侧向散热； 2 2）靠近固液界面的溶液中有较大的温度梯度。）靠近固液界面的溶液中有较大的温度梯度。3 3、定向凝固法、定向凝固法快速凝固制备工艺一、雾化技术一、雾化技术 （一）流体雾化（一）流体雾化 （二）离心雾化技术（二）离心雾

8、化技术 （三）机械雾化技术（三）机械雾化技术 （四）其它雾化技术（四）其它雾化技术 基本原理：基本原理：将连续的金属熔体在离心力、机械力或高速流体将连续的金属熔体在离心力、机械力或高速流体( (气体或液体气体或液体) )冲击力等外力作用下分散破碎成尺寸极细小的冲击力等外力作用下分散破碎成尺寸极细小的雾化熔滴，并使熔滴在与流体或冷模接触中迅速冷却凝固，雾化熔滴，并使熔滴在与流体或冷模接触中迅速冷却凝固，凝固后成呈粉末。凝固后成呈粉末。气体雾化法、水雾化法、超声气体雾化法、紧偶合气体雾化法、高速旋转气体雾化法、水雾化法、超声气体雾化法、紧偶合气体雾化法、高速旋转筒雾化法、滚筒雾化法、穿孔旋转杯法、

9、旋转离心雾化法、快速凝固雾化筒雾化法、滚筒雾化法、穿孔旋转杯法、旋转离心雾化法、快速凝固雾化法、真空雾化法、旋转电极雾化法、双轧辊雾化法、电法、真空雾化法、旋转电极雾化法、双轧辊雾化法、电流体力学雾化法、流体力学雾化法、火花电蚀雾化法火花电蚀雾化法产品形式：产品形式：粉末、碎片、箔片粉末、碎片、箔片雾化法不是一个很新颖的技术，但却是工业生产中最常见的快凝方法雾化法不是一个很新颖的技术，但却是工业生产中最常见的快凝方法 。雾化技术主要工艺方法：主要工艺方法：（根据熔炼方法、分离方式、冷却介质和冷却形式不尽相同）（根据熔炼方法、分离方式、冷却介质和冷却形式不尽相同） 1、气体雾化法、气体雾化法过程

10、：两束或多束气体射流介质传递过程：两束或多束气体射流介质传递动能，将金属液流破碎，细小的液滴在动能，将金属液流破碎，细小的液滴在飞行中通过对流或辐射散热凝固成粉飞行中通过对流或辐射散热凝固成粉（一）流体雾化（一）流体雾化工艺参数：射流距离、射流压力、喷工艺参数：射流距离、射流压力、喷嘴结构、气体和金属流速和质量流率、嘴结构、气体和金属流速和质量流率、金属过热度、气液交汇角、金属表面张金属过热度、气液交汇角、金属表面张力和金属融化温度范围力和金属融化温度范围应用：高合金钢、铝合金、超合金、应用：高合金钢、铝合金、超合金、钛合金等（活泼金属粉末采用惰性气体钛合金等（活泼金属粉末采用惰性气体雾化）雾

11、化）粉末多成球形。凝固冷速取决于颗粒粉末多成球形。凝固冷速取决于颗粒尺寸和雾化介质的类型，通常，尺寸愈尺寸和雾化介质的类型，通常，尺寸愈小，气体愈轻，冷速愈高小，气体愈轻，冷速愈高2、水雾化法（、水雾化法（Water Atomization）以水射流代替气体射流外，以水射流代替气体射流外，其余与气体雾化相似其余与气体雾化相似 颗粒多呈不规则形，但冷速颗粒多呈不规则形，但冷速可达可达10102 2-10-104 4K/sK/s 已被大规模应用于工具钢、已被大规模应用于工具钢、低合金钢、铜、锡、铁粉等等低合金钢、铜、锡、铁粉等等（水雾化钢和超合金（水雾化钢和超合金, ,活泼元活泼元素易氧化，素易氧

12、化，O%1000ppmO%1000ppm，而，而气体雾化，气体雾化，O%100ppmO%100ppm）有时，）有时，也可以油代水，以降也可以油代水，以降O%O% 3、超声气体雾化法（、超声气体雾化法（Ultra-sonic Gas Atomization）是气体雾化法之一，方法类似于普通是气体雾化法之一，方法类似于普通气体雾化，只不过是雾化气体射流速度气体雾化，只不过是雾化气体射流速度高，最高达高，最高达2.52.5马赫，而且声波频率高，马赫，而且声波频率高，达达80100kHz80100kHz；( (常规气体雾化射流以连常规气体雾化射流以连续方式流动，而超声雾化射流则以续方式流动，而超声雾化

13、射流则以80-80-100Hz100Hz的频率振动。的频率振动。) ) 高速高频气流由装配在雾化喷嘴上的高速高频气流由装配在雾化喷嘴上的激波管产生激波管产生 可有效破碎液流，粉末更细（平均约可有效破碎液流，粉末更细（平均约20m20m），粒度均匀（尺寸分布窄），），粒度均匀（尺寸分布窄），平均冷速可达平均冷速可达105 K/s105 K/s 可以成功地用于生产铝、超合金、可以成功地用于生产铝、超合金、Ti-AlTi-Al粉粉 （二）（二） 离心雾化技术离心雾化技术l液态金属在高速旋转的容器（盘、杯、坩埚、平板或凹板）的边缘上破液态金属在高速旋转的容器（盘、杯、坩埚、平板或凹板）的边缘上破碎、雾

14、化的技术。液态金属从坩埚或从熔化的母合金棒端浇注到旋转器上，碎、雾化的技术。液态金属从坩埚或从熔化的母合金棒端浇注到旋转器上，在离心力的作用下，熔融金属被甩向容器边缘雾化，喷射出金属雾滴，雾在离心力的作用下，熔融金属被甩向容器边缘雾化，喷射出金属雾滴，雾滴在飞行过程中球化并凝固。整个过程（熔化、雾化、凝固）在惰性气体滴在飞行过程中球化并凝固。整个过程（熔化、雾化、凝固）在惰性气体环境中完成环境中完成1、快速凝固雾化法、快速凝固雾化法l液流自坩埚底浇至高速旋转的水冷液流自坩埚底浇至高速旋转的水冷水平盘，液态金属被机械打碎、雾化，水平盘，液态金属被机械打碎、雾化，从旋转盘边缘甩出，液滴在飞行过程从

15、旋转盘边缘甩出，液滴在飞行过程中凝固中凝固 旋转离心雾化的一种，又称旋转离心雾化的一种，又称l可加氦气流喷吹，加速冷却，（水可加氦气流喷吹，加速冷却，（水流等亦然），也防氧化。也有人已螺流等亦然），也防氧化。也有人已螺旋桨代平盘旋桨代平盘 l粉末多呈球形，尺寸约粉末多呈球形，尺寸约20-80m20-80m，冷速冷速10104 4-10-106 6K/sK/s l已用于制备镍、铝、钛和超合金粉已用于制备镍、铝、钛和超合金粉 2、离心雾化法、离心雾化法l静止电极和带电旋转坩静止电极和带电旋转坩埚之间产生电弧，熔化金埚之间产生电弧，熔化金属属 l在离心力作用下，熔融在离心力作用下，熔融金属被甩出坩埚

16、边缘雾化，金属被甩出坩埚边缘雾化，并喷射出金属液态颗粒并喷射出金属液态颗粒 3、激光自旋雾化、激光自旋雾化l与与Pratt & Whitney工艺相似，只是采用高能激光束熔化快工艺相似，只是采用高能激光束熔化快速转动的料棒，靠离心力甩出的在碰到容器壁之前被氦气流速转动的料棒，靠离心力甩出的在碰到容器壁之前被氦气流冷却。通过控制旋转速率和气流，可得不同直径、冷速的粉冷却。通过控制旋转速率和气流，可得不同直径、冷速的粉末末 l液滴多凝固成球形颗粒，也会有以针状物形式存在。液滴多凝固成球形颗粒，也会有以针状物形式存在。m粉冷速达粉冷速达 l已用于生产钛合金粉已用于生产钛合金粉 l优点在于：高能激光束

17、产生高过热度，可使第二相颗粒充分优点在于：高能激光束产生高过热度，可使第二相颗粒充分溶解；区域性熔化，雾化中的污染可限制到最低水平溶解；区域性熔化，雾化中的污染可限制到最低水平 4、旋转电极雾化法、旋转电极雾化法l欲被雾化的棒料快速旋转，同时棒料一欲被雾化的棒料快速旋转，同时棒料一端被一个非自耗钨电极产生的电弧熔化，端被一个非自耗钨电极产生的电弧熔化，融化的金属从旋棒上甩出，在与惰性气融化的金属从旋棒上甩出，在与惰性气体室室壁碰撞之前凝固，成粉体室室壁碰撞之前凝固，成粉 l粉末多呈球形，表面质量好，尺寸大，粉末多呈球形，表面质量好，尺寸大，大于大于200m200m，冷速，冷速1010 l已用于

18、雾化活泼的金属，如高纯、低氧已用于雾化活泼的金属，如高纯、低氧的、等金属的、等金属及其合金，以及和的超合金。及其合金，以及和的超合金。易出现钨污染，可用钛阴极或等离子体易出现钨污染，可用钛阴极或等离子体弧、激光、电子束来熔化棒料弧、激光、电子束来熔化棒料 5、穿孔旋转杯法、穿孔旋转杯法l熔融金属浇至一个旋转深熔融金属浇至一个旋转深杯中，杯四周穿孔，离心力杯中，杯四周穿孔，离心力使熔融金属穿过孔洞流出，使熔融金属穿过孔洞流出，在飞行中破碎，凝固在飞行中破碎，凝固 l粉末多呈米粒形，针状，粉末多呈米粒形，针状，冷速低，只有冷速低，只有 l已可连续生产板材，多用已可连续生产板材，多用于生产低熔点合金

19、板，如铝、于生产低熔点合金板，如铝、铅、锌等铅、锌等 1、双轧辊雾化法、双轧辊雾化法 利用两个反向高速旋转辊轮将利用两个反向高速旋转辊轮将金属液流雾化。经过双辊时需金属液流雾化。经过双辊时需防凝固（用碳涂层包裹两辊），防凝固（用碳涂层包裹两辊），液态金属从辊下方排出，形成液态金属从辊下方排出，形成涡凹，并以液滴形式甩出，并涡凹，并以液滴形式甩出，并迅速落入水浴，凝固迅速落入水浴，凝固 将熔体液流在两个反向旋转的导热轧辊之间轧制，熔体液流垂直下落在两辊之间，将熔体液流在两个反向旋转的导热轧辊之间轧制，熔体液流垂直下落在两辊之间，可制备可制备mm的薄片，冷速达的薄片，冷速达。精控工艺参数，可制备非

20、。精控工艺参数，可制备非常长的薄带常长的薄带（三）机械雾化技术（三）机械雾化技术 冷速达冷速达，可制备金属薄片、箔以及不规可制备金属薄片、箔以及不规则或球形颗粒。效率低则或球形颗粒。效率低 1、真空雾化法、真空雾化法 （Vacuum Atomization）又称可溶气体雾化又称可溶气体雾化l坩埚内液态金属在压力下过坩埚内液态金属在压力下过饱和溶解气体（氮、氩、氢饱和溶解气体（氮、氩、氢等），突然向真空开放，气体等），突然向真空开放，气体膨胀，脱溶，金属雾化膨胀，脱溶，金属雾化 （四）其它雾化技术（四）其它雾化技术 l用氢雾化、用氢雾化、o o、和基合金，粉末多呈和基合金，粉末多呈球形，表面洁净

21、，纯度高，但球形，表面洁净，纯度高，但冷速低，冷速低， 2 2、电子束急冷法（）、电子束急冷法（）慢速旋转的柱状棒料由几束电子束逐滴熔慢速旋转的柱状棒料由几束电子束逐滴熔化，液滴滴入旋转盘中央，甩出，撞水冷铜化，液滴滴入旋转盘中央，甩出，撞水冷铜模，急冷，折射模，急冷，折射有时也称电子束旋转盘法，把归属于雾化技术有时也称电子束旋转盘法，把归属于雾化技术电子束急冷法，控制基底角度和旋转速度，电子束急冷法，控制基底角度和旋转速度，使液滴落入旋转盘后，在高角速度和离心力使液滴落入旋转盘后，在高角速度和离心力的作用下，拉长成薄片的作用下，拉长成薄片电子束急冷法不需要任何形式的坩埚，是电子束急冷法不需要

22、任何形式的坩埚，是在真空条件下用电子束聚焦后加热垂直悬挂在真空条件下用电子束聚焦后加热垂直悬挂的合金棒下端，被加热的部分熔化后在重力的合金棒下端，被加热的部分熔化后在重力作用下滴到沿合金棒为轴心的高速旋转的铜作用下滴到沿合金棒为轴心的高速旋转的铜盘上冷凝成箔片，并在离心力作用下甩出。盘上冷凝成箔片，并在离心力作用下甩出。可避免合金污染可避免合金污染箔片厚度与冷速主要由铜盘旋转速率决定。片厚和冷速可通过转速来控箔片厚度与冷速主要由铜盘旋转速率决定。片厚和冷速可通过转速来控制，典型冷速可达制，典型冷速可达，甚至达，甚至达10107 7 /s /s 3 3、高速旋转筒雾化法（、高速旋转筒雾化法（Ra

23、pidly Spinning Cup, RSCRapidly Spinning Cup, RSC）又称快速自旋杯法又称快速自旋杯法l熔融金属颗粒落入装了旋转液体（水）的杯中，液体在内壁成液体层，熔融金属颗粒落入装了旋转液体（水）的杯中，液体在内壁成液体层，提高冷速，兼雾化器作用提高冷速，兼雾化器作用l粉末尺寸分布范围窄，细粉多，呈球形，表面质量好。冷速可达粉末尺寸分布范围窄，细粉多，呈球形，表面质量好。冷速可达-一、快速凝固铝合金二、快速凝固镁合金三、快速凝固钛合金四、快速凝固铜合金1.6 快速凝固新型合金材料高性能铝合金的发展可追溯到二十世纪四十年代。首先开发高性能铝合金的发展可追溯到二十世

24、纪四十年代。首先开发的是的是Al-Al2O3弥散强化合金。弥散强化合金。为了细化合金的显微结构，最早采用的方法是称为为了细化合金的显微结构，最早采用的方法是称为“直接冷直接冷却法却法”，即在凝固金属的外壳通入冷却介质，以加速热传导，即在凝固金属的外壳通入冷却介质，以加速热传导,结果使铸件的枝晶臂间距减小了五分之一。结果使铸件的枝晶臂间距减小了五分之一。欲进一步细化显微结构，必须再加快凝固速率。而且已经确欲进一步细化显微结构，必须再加快凝固速率。而且已经确知，借助于普通粉末冶金工艺知，借助于普通粉末冶金工艺,使用平均粒度使用平均粒度100m的粉末的粉末,不不可能大幅度地改善铝合金的性能，因此，注

25、意力转向可能大幅度地改善铝合金的性能，因此，注意力转向快速凝快速凝固固。快速凝固微晶铝合金卓有成效的进展是降低密度，提高弹性快速凝固微晶铝合金卓有成效的进展是降低密度，提高弹性模量、增加强度、保持耐蚀性、改善高温性能，同时也解除模量、增加强度、保持耐蚀性、改善高温性能，同时也解除了传统熔铸冶金带来的某些束缚。了传统熔铸冶金带来的某些束缚。一、快速凝固铝合金 研究背景典型快速凝固耐热铝合金p快速凝固FVS1212合金拉伸屈服强度与重量之比接近于Ti-6Al-4V合金的水平，断裂韧性约11MPa m1/2。p快速凝固FVS0812合金的断裂韧性为31 MPa m1/2。合金在698K温度下退火10

26、0小时后，室温屈服强度和延性基本上不变。这种良好的热稳定性是由于硅化物的粗化速率较低的原因，Al12(Fe，V)3Si弥散颗粒的粗化速率比Al-Fe金属间化合物低2-3个数量级。因为硅化物含量高，Al-Fe-V-Si合金的弹性模量高于常规铝合金。pFVS1212合金的比刚度高于钛和沉淀强化钢。在温度420K以上，FVS1212合金的比刚性大于含20(体积)碳化硅增强6061铝。Al-Fe-V-Si系列典型快速凝固耐热铝合金p快速凝固FVS1212合金拉伸屈服强度与重量之比接近于Ti-6Al-4V合金的水平，断裂韧性约11MPa m1/2。p快速凝固FVS0812合金的断裂韧性为31 MPa m

27、1/2。合金在698K温度下退火100小时后，室温屈服强度和延性基本上不变。这种良好的热稳定性是由于硅化物的粗化速率较低的原因，Al12(Fe，V)3Si弥散颗粒的粗化速率比Al-Fe金属间化合物低2-3个数量级。因为硅化物含量高，Al-Fe-V-Si合金的弹性模量高于常规铝合金。pFVS1212合金的比刚度高于钛和沉淀强化钢。在温度420K以上，FVS1212合金的比刚性大于含20(体积)碳化硅增强6061铝。Al-Fe-V-Si系列典型快速凝固耐热铝合金应用n气体涡轮发动机（压缩机翼和叶片）n火箭和导弹（舵和火箭助推器壳体）n飞机骨架n飞机轮（不能用钛合金，因为钛易燃）n内燃机（连杆、活塞

28、零件）二、快速凝固镁合金 研究背景 镁及其合金在平衡或接近平衡的常规铸造条件下，微观组织和结构存在许多缺点，因而长期以来没有作为结构材料得到很好的使用。快速凝固技术的出现为改变镁合金的微观组织结构和性能创造了条件，快速凝固镁合金的比强高于快速凝固铝合金。 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、以色列和 日本等发达国家对RS技术制备镁合金的研究开展得比较深人，而我国在此领域的研究工作进展比较缓慢。其中从事此研究工作的

29、单位有北京航空材料 研究院、中科院金属所、中科院物理所、中南大学、 湖南大学和西安理工大学等。 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，快速凝固镁合金 发展简况快速凝固镁合金实例 性 能 与常规镁合金相比，快速凝固镁合金的室温强度、延性、高温力学性能和耐蚀性能都有了明显的改善。p快速凝固Mg-2massSi、Mg-6Si、和Mg-4.5Ba、Mg-8.3B合金中，分别形成了弥散的Mg2Si和Mg2Ba沉淀相，在317时的强度比常规的ZK60合金提高了35倍。p快

30、速凝固ZK60合金在60挤压成型后的屈服强度并铸造并锻造后成分相同的合金提高了120MPa，抗拉强度提高60MPa，同时还具有很好的延性。p经过成分改进的Mg-9massLi合金(加入2massSi或者Ce)的屈服强度和抗拉强度都比常规锻造Mg-9massLi合金提高了5060。p除了强度的提高外，快速凝固后晶粒的细化和在合金中加入Ni、Li、Si、Pd、Pt、Sb、Ge、Sc和In等合金元素使合金中形成了具有立方结构的相都有效地改善了Mg合金的延性。快速凝固镁合金 展望 尽管通过RS技术可以改善镁合金的性能，但目 前还存在 许多理论和技术问题有待解决。例如，RS 镁合金的组织设计、合金之间的

31、相互作用、微观偏 析、准晶存在形式及其对合金的性能的作用规律等， 尺寸镁合金管、棒、板、型材及一些结构件的沉积 技术、合金的致密化和成型技术、坯料在后续加工过 程中的微晶保持技术，在变形过程中的变形理论、强 韧化机理、熔炼和如何克服沉积过程中的阻燃等问题，都是开发高性能RS镁合金，并将其应用到工业 规模生产所必须解决的关键问题。 日本已经研究出一套具有 防爆装置的粉末制备及固化成形封闭系统，并成功制备高强度 镁合金，这种方法的成功表明人们可以制备出超高 强度镁合金，但是该方法的复杂性和技术的难度性使得其在镁 合金批量生产方面的应用还有待进一步研究。 高温钛合金的开发始于二十世纪六十年代。首先在

32、钛中添加硅以提高高温蠕变强度，进而又将锆和钼加入到基体中以稳定硅化物弥散颗粒。在500600范围内应用这种含硅和锆的钛合金，就蠕变性能和其它对结构敏感的性能而言，已基本上达到了最佳水平。但此温度范围只要稍高于0.47Tm。如果用这一尺度来衡量材料的能力，那么钛合金远不及高温合金，高温合金的应用范围已经达到了0.9Tm。正因为传统钛合金欠缺高温能力，才促进了对高温钛合金 的开发。三、快速凝固钛合金 研究背景快速凝固钛合金 高温钛合金的发展颇为艰难，因为：p在钛合金系中找不到象高温合金中那样在高温下也很稳定并与基体共格的强化相；p当温度高于转变温度时，硅化物的粗化速度很快，原因是溶质元素硅的扩散速率很高；p高于600时发生极快速的氧化反应。从而妨碍了在钛合金高温下的应用。 对此，人们进行了针对性的努力：如以强-稳定元素的合金化来提高同素异型化温度；采用快速凝固工艺向基体中引入非硅化物的沉淀相或弥散相；用抗氧化涂层涂覆合金的表面等。以前曾试过向钛中添加大量的稀土元素（1原子），用传统熔铸法生产，结果铸锭的合金相内含有直径由1到几个微米那样粗大的稀土颗粒。