快速凝固课件

第八章凝固新技术第二节快速凝固主要内容快速凝固应用快速凝固方法与技术快速凝固简介金属凝固基础知识回顾快速凝固合金组织特点1、金属凝固基础知识回顾结晶概念：金属由液态转变为固态的过程。

金属原子由短程有序变为长程有序的过程。结晶的基本过程结晶由晶核的形成和晶核的长大两个基本过程组成液态金属中存在着原子排列规则的小原子团，它们时聚时散，称为晶坯。在T0以下,经一段时间后(即孕育期),一些大尺寸的晶坯将会长大，称为晶核。金属结晶过程中的过冷现象过冷度:ΔT=Tm—Tn

Tm:金属的理论结晶温度。液—固共存温度。Tm-----理论结晶温度;Tn-----实际结晶温度。

金属结晶须过冷，且冷速愈快，则ΔT越大Tn越低。

金属结晶的热力学条件

结晶为何需过冷？→提供热力学条件。

热力学第二定律：在等温等压下，任何自发进行的过程都是向自由能降低的方向进行。结晶：高能→低能。1.形核时能量变化和临界晶核半径。

多大尺寸晶胚可作为晶核长大呢？

在ΔT下，假设：晶核为球形，半径为r，则有系统总自由能变化：

ΔG=V•ΔGV+A•σ

A-表面积，σ-比表面能

①ΔGV=GS-GL<0（结晶驱动力）晶核长大，驱动力↑。②A·σ>0→（结晶阻力）随晶核长大，表面能上升。

1．形核时能量变化和临界晶核半径。对球形晶核，由ΔG=V•ΔGV+A•σ可得

设r*为临界晶核半径。

当r<r*，晶胚长大ΔG↑，不能形核。

r>r*，晶胚长大使ΔG↓，形核。

在r=r*时，ΔG极大→ΔG*

晶核形成后便向各方向生长，同时又有新的晶核产生。晶核不断形成，不断长大，直到液体完全消失。每个晶核最终长成一个晶粒，两晶粒接触后形成晶界。晶核的形成方式形核有两种方式，即自发(均匀)形核和非自发（非均匀）形核。在液体结构内部由金属本身原子自发长出的结晶核心称自发形核以液体中存在的固态杂质为核心形核称非自发形核。“结构相似，尺寸相当”。非自发形核更为普遍。均匀形核非均匀形核示意图二、快速凝固简介定义：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。界面推进速率大于10mm/s冷却速率达到105~1010K/s快固-液界面的移动速率赶上或超过原子间扩散速率时，晶体将来不及转移成分，界面固、液相成分不再平衡。实现快速凝固的条件满足RS条件的途径：

1）大的冷却速度

对于尺寸足够小的凝固试件，界面散热成为控制冷却的主要环节。增大散热强度，使熔体以极快的速度降温，即可实现快速凝固。

大过冷度

T

利用抑制凝固过程的形核，使合金液获得很大过冷度，实现凝固过程释放的凝固潜热与过冷散失的物理热抵消。使凝固过程处在几乎绝热状态，需导出的热流几乎很小，获得很大的冷却速度。T-过冷度（℃）L-熔化潜热（J/Kg）C-比热(J/Kg

℃

)

快速凝固的目的超细组织过饱和固溶体亚稳相或新的结晶相微晶、纳米晶或金属玻璃形成获得优异的强度、塑性、耐磨性、耐腐蚀性等。快速凝固技术的历史1960年，杜韦兹（Duwez）首先创立了一种新型合金的冶金技术

“枪”式急冷凝固技术。该技术特点：设法将金属熔体分割成尺寸很小的熔滴，减小熔滴体积和熔滴散热面积之比，从而使熔滴被冷却介质迅速冷却而凝固。如杜韦兹制取Au-Si非晶态合金时，凝固的冷却速度高达106

109K/s，过冷度高达102K数量级，相应的凝固速度可达10

102cm/s，这种冷却速度、过冷度和凝固速度是常规凝固技术所无法达到的。自从杜韦兹1960年创立快速凝固技术以来，这一技术已经不断完善和系统化，并逐步由实验室研究转向商业生产。快速凝固技术研究已经经历了三个发展阶段：1960年代的非晶态急冷合金研究、1970年代的快速凝固晶态合金研究和1980年代以后的准晶态合金研究。自1973年以后，全世界每年与快速凝固技术或合金有关的论文数量呈指数上升；到1985年，每年发表的有关论文已达1000余篇。已经召开了6次急冷金属国际会议和3次快速凝固国际会议；1985年，快速凝固学术期刊“Int.JRapidSolidification”创刊。DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang3、快速凝固合金组织特点偏析倾向减小，成分均匀化一方面是溶质原子不均匀分布或偏析的范围减小通常，用树枝状晶偏析的二次枝晶臂间距来表征成分偏析的范围或距离显然，快速凝固合金晶粒细化，枝晶间距减小，偏析范围呈数量级减小b.形成超饱和固溶体产生的原因在于大多数液态合金是无限互溶的（CLmax→1），而在快速凝固过程中，发生了非平衡或无溶质分配凝固。快速凝固合金中置换式固溶体和间隙式固溶体的溶质固溶度都会有较大的亚稳扩展，而且一般冷速高、扩展大DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wangｃ．组织超细化、尺寸均匀化快速凝固合金晶粒，随冷速增大，依次可能为树枝状晶、胞状或柱状晶与等轴晶快速凝固合金晶粒尺寸极小，而且大小分布均匀由于凝固形核前熔体过冷度可达几十甚至几百度，而结晶形核速率比长大速度更强烈地依赖于过冷度，大大地提高了凝固形核速率，同时，在极短的凝固时间晶粒难以充分长大通常，快速凝固晶态合金被称为微晶合金，甚至有人根据凝固速度很高的合金中晶粒可小达纳米量级，而把快速凝固晶态合金分为微（米）晶合金和纳（米）晶合金DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wangｄ．晶体缺陷增加与铸态合金相比，快速凝固合金中的空位、位错等缺陷密度有较大增加原因液态合金中空位形成能（0.11eV）比固态合金中的（0.76eV）小得多，故，液态合金中空位浓度高得多，快速凝固时大部分空位来不及消失而留在固态合金中凝固速度高，晶体生长过程中也容易形成空位，导致固态合金中空位浓度高由于快速凝固过程中热应力大，空位聚集，崩塌，形成位错环，导致位错密度（尤其是位错环）高与铸态合金相比，快速凝固合金中的层错密度也有较大增加快速凝固合金中的空位浓度、位错密度、层错密度增大，这对合金的溶质扩散、合金中固态相变以及合金性能都会产生重要影响ｅ．产生亚稳晶体相，甚至准晶、非晶相形成的亚稳相是快速凝固合金微观组织结构的一个重要特征DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang快速凝固合金的主要性能特征快速凝固组织——微观组织结构尺寸细化与均匀化；成分均匀化、偏析减少；固溶度扩展、过饱和过熔体形成；位错、层错等密度提高；亚稳相形成与控制经适当的固结成型——基本能保持快速凝固组织的优势，甚至可以产生更好的弥散强化作用细晶强化与韧化、微畴强化与韧化提高合金元素使用效率、避免有害相产生、消除微裂纹萌生起到很好的固溶强化作用、也为第二相析出和弥散强化提供条件产生位错强化作用，也可以改善脱溶产物形貌强化和韧化作用与相应的铸态合金相比，快速凝固合金的硬度、强度、塑性、韧性、耐磨性、耐蚀性等均有明显提高，室温性能如此，某些高温性能亦如此在常规铸态合金基础上经成分调整和具有全新成分的快速凝固合金一般也具有更加优异的性能DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang凝固在很大的过冷度和很高的冷却速率下进行，凝固组织中会出现非平衡相。把温度梯度G和生长速率R联系起来，用GR空间表示显微组织的变化和枝晶间距（偏析间距）的变化：

对铸件和铸锭，通常GR=10-3~101K/s，但对雾化法，GR=102~106K/s。相应地，偏析间距λ从1000μm减小到0.01μm。＜冷却条件冷却速率/(K·S-1)组织特征工业冷却速率砂型铸件和铸锭10-3---100平衡条件的晶粒组织,如粗树枝晶,共晶和其他结构。中等冷却速率薄带，模铸件，普通雾化粉末100---103精细显微结构,如细树枝晶,共晶和其他结构。快速凝固雾化细粉、喷雾沉积、电子束或激光玻璃化处理103---106特殊显微结构,如扩大固溶度，微晶结构，亚稳结晶相，非晶结构。不同凝固速度所得材料的组织特征3、快速凝固方法与技术1.动力学急冷法2.热力学深过冷法动力学急冷法

在动力学急冷凝固技术中，根据熔体分离和冷却方式的不同，可以分成雾化技术、模冷技术和表面熔化技术三大类。原理：通过提高熔体凝固时的传热速率从而提高凝固时的冷却速率，使熔体形核时间极短，来不及在平衡熔点附近凝固而只能在远离平衡熔点的较低温度凝固，因而具有很大的凝固过冷度和凝固速率。模冷技术模冷技术：使金属液接触固体冷源并以传导的方式散热而实现快速凝固。其主要特点是首先把熔体分离成连续或不连续的、界面尺寸很小的熔体流，然后使熔体流与旋转或固定的、导热良好的冷模或基底迅速接触而冷却凝固。模冷技术枪法双活塞法熔体旋转法平面流铸造法表面熔化与沉积技术熔体提取法急冷模法雾化技术

雾化技术是指采用某种措施将熔体分离雾化，同时通过对流的冷却方式凝固，其主要特点是在离心力、机械力或高速流体冲击力等作用下分散成尺寸极小的雾状熔滴在气流或冷模接触中迅速冷却凝固。流体雾化法雾化技术离心雾化法机械雾化法DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang“枪”法“枪”法工艺示意图1-高压室，2-聚酯薄膜，3-感应线圈，4-低压室，5-铜模工作原理：

小于0.5g的母合金放置在石英管中，经感应圈3加热熔化后，高压室1中突然通入2

3GPa(20410

30600个工业大气压)的高压气流，使位于高压室1和低压室4之间的聚酯薄膜2破裂，从而产生冲击波，将金属熔体分离成细小的熔滴，并使其加速到每秒几百米的速度，然后喷射到导热性良好的固定铜模5上，熔滴迅速凝固成箔片。

由于熔滴的速度很高，象子弹一样，所以该方法称之为“枪”法。DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang双活塞法（TwinPistonMethod）

小于1g的母合金在感应器1中加热熔化，熔滴2下落；当熔滴2挡住光电管的光束时，光点线路启动纯铜双活塞相对运动的驱动装置，使活塞迅速收合，挤压熔滴，使之凝固成薄片。1-感应线圈，2-熔滴，3-活塞DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang熔体旋转法（MeltSpinning）

将母合金切成30mm的小段或小块，再磨去氧化皮，装入石英管1中；通过感应器8迅速加热熔化母合金；从石英管上端通入氮气或惰性气体2，金属熔体在压力下克服表面张力，从石英管下端的喷嘴4中喷到下方高速旋转的辊轮7的表面；当金属熔体与辊轮表面接触时，迅速凝固，并在离心力的作用下以薄带的形式抛出。1-石英管，2-惰性气体，3-薄带，4-喷嘴，5-熔体，6-熔池，7-辊轮，8-感应线圈熔体旋转快速凝固设备DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang平面流铸法（PFC）

平面流铸工艺原理与熔体旋转法基本相同，只是石英管喷嘴的宽度与制成薄带的宽度相同，喷嘴与辊面的间距更小，约20

100

m（熔体旋转法中喷嘴与辊面的间距约为200

m）。1-石英管，2-辊轮，3-薄带DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang熔体拖拉法（MD）

与平面流铸法的不同之处在于石英管位于辊轮的侧面，近似与辊轮面相切；母合金1在石英管2中快速感应加热熔化；金属熔体不靠气体压力流出，而是靠重力作用自动流出，并被紧靠喷嘴的旋转辊面向上拖带，迅速冷却凝固，从辊轮的另一面落下。1-熔体，2-石英管，3-感应线圈，4-辊轮，5-薄带DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang电子束急冷淬火法（EBSO）

聚焦电子束2加热悬挂的母合金棒的下端，熔化后的母合金熔滴3在重力作用下向下滴落，熔滴3滴落在以母合金棒为轴心的高速旋转的铜盘上，冷凝成箔片，并在离心力的作用下甩出。1-母合金棒，2-电子束，3-熔滴，4-铜盘DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang悬滴熔体提取法（MeltExtraction）

悬滴熔体提取法与电子束急冷淬火相似，旋转提取铜盘的轴线与母合金棒垂直而非平行；母合金1在电弧或电子束加热下熔化，熔体靠重力下滴，与旋转铜盘的棱边接触，并被拖拉快凝成纤维或薄片，在离心力作用下被甩出。1-母合金棒，2-热源，3-旋转提取盘，4-弧刷，5-纤维DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang坩埚熔体提取法快速凝固纤维DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang(3)雾化技术

雾化技术是指采用某种措施将熔体分离雾化，同时通过对流的冷却方式凝固，其主要特点是在离心力、机械力或高速流体冲击力等作用下分散成尺寸极小的雾状熔滴在气流或冷模接触中迅速冷却凝固。流体雾化法雾化技术离心雾化法机械雾化法DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang雾化技术

金属熔体在上室的坩埚中感应熔化，从坩埚底部的小孔中流出，在高压、高速雾化气流的冲击下，金属熔体经过线状、片状、熔滴状三个阶段被逐步分离雾化，并在气流的冷却下凝固成粉末；气流雾化技术DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang图2-16气体雾化Al-Li-Cu-Mg-Zr粉末颗粒的扫描电镜照片DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang图2-17双流水雾化工艺示意图1-合金熔体，2-水流，3-石英管以水射流代替气体射流外，其余与气体雾化相似

颗粒多呈不规则形，但冷速可达102-104K/s

已被大规模应用于工具钢、低合金钢、铜、锡、铁粉等等（水雾化钢和超合金,活泼元素易氧化，O%≥1000ppm，而气体雾化，O%~100ppm）有时，也可以油代水，以降O%

水流雾化技术DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang图2-18双流水雾化金属粉末颗粒的扫描电镜照片(a)Fe-1.9Ni-0.5Mo,(b)Cu(a)(b)DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang图2-19超声气体雾化工作原理示意图1-集粉罐，2-手动真空阀，3-旋风分离器，4-磁阀，5-雾化筒，6-窥测孔，7-高频电源接线，8-坩埚，9-雾化喷嘴，10-抽真空和输气管道，11-热电偶，12-塞杆超声雾化技术DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang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高，最高达2.5马赫，而且声波频率高，达80~100kHz；(常规气体雾化射流以连续方式流动，而超声雾化射流则以80-100Hz的频率振动。)高速高频气流由装配在雾化喷嘴上的激波管产生可有效破碎液流，粉末更细（平均约20μm），粒度均匀（尺寸分布窄），平均冷速可达105K/s可以成功地用于生产铝、超合金、Ti-Al粉

DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang图2-22高速旋转筒雾化工艺示意图1-感应圈，2-石英管，3-合金熔体，4-旋转筒，5-冷却液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，兼雾化器作用粉末尺寸分布范围窄，细粉多，呈球形，表面质量好。冷速可达１０４-１０６Ｋ／ｓ旋转筒雾化DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang图2-23滚筒急冷雾化工艺示意图1-气体雾化装置，2-合金熔滴，3-滚筒，4-薄片滚筒急冷雾化DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang图2-24离心快速凝固雾化工艺示意图1-冷却气体，2-旋转雾化器，3-粉末，4-合金熔体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离心快速凝固雾化DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang图2-25旋转电极雾化工艺示意图1-惰性气体，2-抽真空，3-母合金，4-电机，5-钨电极，6-粉末收集器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，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，成粉粉末多呈球形，表面质量好，尺寸大，大于200μm，冷速～10２Ｋ／ｓ已用于雾化活泼的金属，如高纯、低氧的Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ等金属及其合金，以及Ｎｉ和Ｃｏ的超合金。易出现钨污染，可用钛阴极或等离子体弧、激光、电子束来熔化棒料旋转电极雾化4.3表面融化与沉积技术DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang图2-28激光表面熔化工艺示意图激光束将高密度能量施于金属表面有限的区域上，该区表面快速熔化（根据处理工艺要求，熔化层厚度可从几十微米到上千微米不等），然后熔化微区快速凝固，（固态）冷却激光表面熔化DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang图2-29电子束表面熔化工艺示意图1-电子束，2-偏转线圈，3-工件，4-熔化区DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang图2-30等离子体喷涂沉积工艺示意图1-等离子态喷枪，2-粉末，3-惰性气体，4-熔滴，5-喷涂沉积层，6-工件基体热力学大过冷快速凝固热力学深过冷是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、抑制均质形核作用，使得液态金属或合金获得在常规条件下难以达到的过冷度。采用这种技术,可以在冷速不高的情况下获得很大的凝固过冷度。因此,热力学深过冷非平衡凝固在理论上不受熔体体积限制，是实现大体积熔体非平衡凝固的有效方法。DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang(2)大过冷技术

即LargeUndercoolingTechnology，简称LUT技术。大过冷技术的核心是：设法在金属熔体中形成尽可能接近均匀形核的凝固条件，从而获得大过冷度，提高凝固速度。

实现大过冷技术的途径：

消除金属熔体内部形核媒质

分离熔体为熔滴；

消除容器壁的形核媒质

金属熔体与容器壁分离。

当熔滴很小、数量很多时，每个熔滴中的形核媒质数目非常少，从而产生接近均匀形核的条件。

电磁悬浮熔炼法：通过选择合适的线圈形状及输出频率，使试样在电磁力作用下处于悬浮装态，再通入He、Ar、H2等保护气氛，通过感应加热熔化，控制凝固从而实现深过冷。两相区法：将合金熔体过热，然后冷却至固液两相区，使也想在先析出相的包裹下结晶而获得深过冷。落管法：通过电磁悬浮熔炼、电子束或其他方法熔化金属，随后金属熔体在真空或通入保护性气体的管中自由下落冷却凝固。自由下落过程中，金属或合金液避免与器壁相接触，同时又具有微重力凝固的特征，因而可以获得深过冷。微重力法：利用太空中微重力场和高真空条件，使液态金属自由悬浮于空中实现无坩埚凝固，从而获得深过冷。DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang

循环过热法：在非晶态坩埚或形核触发作用较小的坩埚中对纯金属或合金进行“加热熔化----过热保护----冷却凝固”循环处理，金属中的异质形核核心通过熔化、分解和蒸发等途径消失或钝化从而失去衬底作用获得熔体的深过冷。熔融玻璃净化法：在熔融玻璃的包覆下进行熔炼，液态金属中的夹杂物在被玻璃熔体物理吸附的同时，还可以与玻璃中的某些组元相互作用形成低熔点化合物进入溶剂中，达到消除异质核心的目的。化学净化法：通过界面与气体间的化学反应使部分氧化物质点还原、抑制界面处氧化物质点的增加速率来获得深过冷。复合净化法：（1）循环过热与悬浮熔炼相结合工艺（2）熔融玻璃自分离净化法（3）其他方法DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.WangDepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang快速凝固金属的成型工艺

由于快速凝固方式的不同，快速凝固材料的形态一般如下：薄带

一维尺寸很小；细丝

二维尺寸很小；粉末

三维尺寸很小。

如果不改变快速凝固材料的形态，将会严重限制其应用，如利用快速凝固材料制作结构件时，必须预先把快速凝固材料成型。快速凝固生产的带材、棒材、粉末DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang

通常采用粉末冶金的方法进行快速凝固材料的预成型，常用的成型方法如下：

高能高压成型

冷变形固结

热变形固结

粉末直接成型

高压冷烧结DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang高能高压成型

爆炸成型的原理如图2-32所示。(a)图所示为径向爆炸法；引爆后膨胀的气体对管壁产生很高的冲击压力，该冲击波继续沿管径方向传播，在粉末柱体中心迭加后进一步增加了对粉末的压力，使粉末固结；(b)为盖板式爆炸法；引爆产生的冲击波通过盖板传递给粉末；(c)为飞行盖板式爆炸法；引爆产生的冲击波使飞行盖板突然下落，并冲击粉末坯件上方的冲头，然后压实粉末。

1-顶塞2-底塞3-未压实的粉末4-炸药5-盖板6-冲模7-冲头8-飞行盖板炸药未压实的粉末DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang

采用压缩空气驱动压块（或冲头）高速冲击粉末，强大的冲击波使金属粉末颗粒发生运动，从而固结成型。从真空室一侧通入迅速膨胀的高压气流时，冲头在压力差下高速冲向粉末坯件，并产生脉冲冲击波，使金属粉末颗粒发生运动，从而固结成型。冲头的速度可达50

2000m/s。1压缩气体容器，2阀门，3冲头，4发射管道，5真空室，6粉末坯件，7支架动压成型DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang热等静压（HIP）

热等静压需要一个模子或包套，预先包住金属粉末；热等静压分三个阶段：第一阶段为屈服，在0.4Tm下进行，伴有普通的固体流动；第二阶段为幂函数规律的蠕变阶段，在0.6Tm下进行；第三阶段为扩散阶段，在0.75Tm下进行。DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang

工艺改进：

提高热等静压的压力，如在310MPa下，可以达到相同固结成型效果而降低加热温度，可获得良好的显微结构；

提高加热和随后的冷却速度；

增大压力罐的直径，如在20世纪60年代，压力罐的直径为100

200mm，但现在压力罐的直径可达1524mm；

提高加热温度，以便可以用于高熔点的金属间化合物的成型，如加热到1600

2200℃。DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang

移动压头3，向粉末施加压力，同时将其加热到0.5

0.7Tm温度；在压实的同时消除粉末中的气体，提高挤压后坯件的致密度，加热也是获得高致密度不可缺少的条件之一；热挤压控制的主要参数为：挤压比、加热温度、变形速度、压力。热挤压已经广泛应用于快速凝固的铝合金、铜合金和高温合金的成型。1-包套，2-粉末，3-压头，4-挤压坯件热挤压DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang高压冷烧结成型

当冷加工粉末颗粒的流动应力低于压制压力时，在较高压力梯度下的室温塑性流动可以使粉末压件达到高密度，粉末颗粒之间形成粘接和具有良好的力学性能，高压冷烧结工艺具有明显的优点，它能够保持快速凝固产品的均匀结构，甚至可以达到亚稳相结构。因为烧结温度低，所以热处理之后的坯件具有优异的性能。DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang新型金属（合金）材料1.非晶态合金2.准晶态合金3.纳米材料五、快速凝固应用DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang1.非晶态合金非晶态合金（也称金属玻璃）

在1950年，冶金学家学会了通过混入一定量的金属——诸如镍和锆一去显出结晶体，1960年，美国加州理工学院的Klement和Duwez等人采用急冷技术制备出Au75Si25金属玻璃。

当合金的薄层在每秒一百摄氏度的速率下冷却时，它们形成金属玻璃。但因为要求迅速冷却，它们只能制造成很薄的条状物、导线或粉末。XRDspectraoftheas-castFe7-BMGanditscrystallinecounterpart.快速凝固的Al-Fe-V-Si合金组织

金属玻璃保留了液态金属的短程有序的类似原子簇的结构，微观组织中不存在晶界、位错和偏析等缺陷，其结构类似于普通玻璃。DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang

金属玻璃的拉伸强度可高达3～4GPa，并具有很好的耐腐蚀性能、优异的软磁性能、优良的超导性能、较高的热稳定性和较低的表面活性，已经或可望应用于机械结构材料、磁性材料、声学材料、仿生材料、光学材料、体育器材以及电子材料等多个方面。金属玻璃实物图金属玻璃又称非晶态合金，它既有金属和玻璃的优点，又克服了它们各自的弊病．如玻璃易碎，没有延展性．金属玻璃的强度却高于钢，硬度超过高硬工具钢，且具有一定的韧性和刚性，所以，人们赞扬金属玻璃为“敲不碎、砸不烂”的“玻璃之王”．DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.Wang

能否发生玻璃化转变的影响因素主要有