快速凝固技术

1、材料成型及控制工程铸造工程方向专业课材料制备新技术8/11/20221第1章 快速凝固技术 （a）定向凝固 (b)体积凝固 图1-1 两种典型的凝固方式q1-自液相导人凝固界面的热流密度；q2-自凝固界面导人固相的热流密； Q-铸件向铸型散热热量 8/11/20222材料成型及控制工程教研组第1章 快速凝固技术 图1-2急冷模法示意图1-真空出口；2-绝热冷却剂容器；3-冷却池；4-铜模；5-模穴；6-垫圈；7-基板；8-压紧螺帽；9-射入管；10-铝箔8/11/20223材料成型及控制工程教研组第1章 快速凝固技术 () 自由喷射熔液自旋工艺 () 平面流铸工艺图1-3 自由喷射熔液自旋工艺

2、和平面流铸工艺原理示意图1-压力计； 2-排气阀； 3-坩埚； 4-感应加热线圈； 5-合金液； 6-金属薄带； 7-淬冷辊轮； 8-喷嘴8/11/20224材料成型及控制工程教研组第1章 快速凝固技术() 自由喷射熔液自旋工艺 () 平面流铸工艺图1-4 自由喷射熔液自旋工艺和平面流铸工艺形成的熔潭示意图8/11/20225材料成型及控制工程教研组第1章 快速凝固技术 图1-5 玻璃包覆纺线法快速凝固原理图8/11/20226材料成型及控制工程教研组第1章 快速凝固技术 图1-6 Kavesh法线材快速凝固原理图1，7-导流管；2-喷嘴；3-合金液；4-感应加热器； 5-稳流罩；6-分散器；

3、8-泵8/11/20227材料成型及控制工程教研组第1章 快速凝固技术图1-7 回转水纺线法线材快速凝固原理图1-旋转鼓；2-冷却水；3-喷嘴；4-喷射液柱；5-加热器 8/11/20228材料成型及控制工程教研组第1章 快速凝固技术 图1-8 传送带法线材快速凝固原理图1-冷却水喷嘴；2-带沟槽传送带；3-导引带；4-加热器；5-导引鼓；6-坩埚；7-合金液；8-喷嘴；9-驱动滑轮；10-液流稳定器；11-线材；12-绕线机；13-集水箱；14-喷射合金熔液柱；15-输送泵；16-流量计；17-压缩机8/11/20229材料成型及控制工程教研组第1章 快速凝固技术 图1-9 单辊法制备快速凝

4、固薄带原理图 1-激冷辊；2-感应加热器；3-排气阀；4-压力表；5-带材8/11/202210材料成型及控制工程教研组第1章 快速凝固技术 图1-10 单辊法制备复合带材1-单辊；2、5-合金液；3、4-坩埚；6-感应加热器；7-复合薄带8/11/202211材料成型及控制工程教研组第1章 快速凝固技术 图1-11 非晶合金带材生产线示意图1-熔化、保温炉; 2-中间包; 3-喷嘴; 4-单辊,直径约2000mm; 5-厚度测量装置8/11/202212材料成型及控制工程教研组第1章 快速凝固技术 图1-12 双辊法快速凝固原理图l-带材；2-合金液流；3-加热器；4-坩埚；5-喷嘴；6-双

5、辊8/11/202213材料成型及控制工程教研组第1章 快速凝固技术 （a）平行 (b) 倾斜 (c) 凸面 (d) 凹面 图1-13 两辊的平行度对带材质量的影响8/11/202214材料成型及控制工程教研组第1章 快速凝固技术图1-14 双辊法制备带材快速凝固模型8/11/202215材料成型及控制工程教研组第1章 快速凝固技术 图1-15 双辊法制备复合薄带 1、2-冷却辊；3-基带； 4-喷嘴；5-合金熔液8/11/202216材料成型及控制工程教研组第1章 快速凝固技术 图1-16 溢流法快速凝固原理图8/11/202217材料成型及控制工程教研组第1章 快速凝固技术 图1-17 溢

6、流法制备复合带材 1-复合层；2-基带；3-激冷辊；4-合金液；l，5-合金液；2，6-冷却长度8/11/202218材料成型及控制工程教研组第1章 快速凝固技术 图1-18 喷射沉积法原理图1-沉积室；2-基板；3-喷射粒子流；4-气体雾化室；5-合金液；6-坩埚；7-雾化气体；8-沉积体；9-运动机构；10-排气及取料室8/11/202219材料成型及控制工程教研组第1章 快速凝固技术 图1-19 喷射沉积法制备坯材 1-感应加热坩埚；2-喷嘴；3-圆柱沉积坯；4-沉积室； 5-排气管； 6-循环分离器8/11/202220材料成型及控制工程教研组第1章 快速凝固技术图1-20 大块非晶形

7、成临界冷却速度Vcc、最大厚度tmax 和 比玻璃化温度Trg之间的关系8/11/202221材料成型及控制工程教研组第1章 快速凝固技术图1-21 单向熔化法示意图8/11/202222材料成型及控制工程教研组第1章 快速凝固技术图1-22 连续铸轧示意图8/11/202223材料成型及控制工程教研组第1章 快速凝固技术图1-23 分步冷却连续铸造法示意图8/11/202224材料成型及控制工程教研组表1-1 不同雾化工艺的凝固速率和粉末质量比较8/11/202225材料成型及控制工程教研组表1-2回转水纺线法制备的非晶丝及其力学性能。（细丝直径100160m）8/11/202226材料成型

8、及控制工程教研组表1-3 非晶、纳米晶软磁合金带材的主要性能及应用领域8/11/202227材料成型及控制工程教研组表1-4 采用喷射沉积法制备的近终形制件8/11/202228材料成型及控制工程教研组第1章 快速凝固技术 热流密度q1和q2与结晶潜热释放率之间满足热平衡方程:（1-1）8/11/202229材料成型及控制工程教研组 根据傅里叶导热定律知（1-2） （1-3）而 （1-4） 式中,L,S分别为液相和固相的导热率GTL,GTS分别为凝固界面附近液和固相中的温度梯度；h为结晶潜热，也称为凝固潜热；VS为凝固速度；S为固密度。8/11/202230材料成型及控制工程教研组 将式（1-2）至式（1-4）带入式（1-1）则可求得凝固速度为：（1-5） (1-6) 式中,Q1为铸型吸收的热量;Q2为铸件降温释放的物理热;Q3为凝固过程放出的结晶潜热；8/11/202231材料成型及控制工程教研组 Q1，Q2，Q3可如下求出 式中，A为铸型与铸件的界面面积； q为界面热流密度；VC为冷却速度，