金属凝固理论论文参考文献

同时凝固的特征是铸件各部位的凝固时间相差不大，适用于铸件壁厚相差不大或者金属凝固过程接近共晶点的合金，工艺上不用设计冒口来补缩，如灰铸铁箱体类铸件。顺序凝固的特征是铸件各个不同的部位凝固时间有先有后，适用于铸件壁厚相差大或者凝固过程远离共晶点合金，工艺上要在最后凝固的地方设计冒口来补缩，同时要注意防止因凝固时间不一样造成应力而产生裂纹，如碳钢铸件。糊状凝固出现在：如果合金的结晶温度范围很宽，且铸件的温度分布较为平坦，则在凝固的某段时间内，铸件表面并不存在固体层，而液、固并存的凝固区贯穿整个断面，即先呈糊状而后固化。这种凝固方式可用在球墨铸铁，利用石墨化膨胀进行补缩。

1． 顺序凝固：铸件的顺序凝固原则是采取各种措施，保证铸件各部分按照距离冒口的远近由远及近朝着冒口方向凝固，冒口本身最后凝固。铸件按照这一原则凝固时，可使缩孔集中在冒口中，获得致密的铸件。带有冒口的板状铸件，采用顶注式浇注。由于金属液是从冒口浇入的，所以铸件纵断面中心线上的温度自远离冒口处向冒口方向依次递增。在向着冒口张开的ϕ 角范围内，金属都处于液态，形成“楔形”补缩通道，ϕ 角越大，越有利于冒口的补缩如图所示。同时凝固条件下，扩张角ϕ 等于零，没有补缩通道，无法实现补缩。但是由于同时2． 同时凝固：采取工艺措施保证铸件各部分之间没有温差或温差尽量小，使各部分同时凝固，凝固时铸件温差小，不容易产生热裂，凝固后不易引起应力和变形，因此常在以下情况下采用。（1）碳硅含量高的灰铸铁，其体收缩较小甚至不收缩，合金本身不易产生缩孔和缩松。（2）结晶温度范围大，容易产生缩松的合金（如锡青铜），对气密性要求不高时，可采用这一原则，以简化工艺。（3）壁厚均匀的铸件，尤其是均匀薄壁铸件，倾向于同时凝固，消除缩松困难，应采用同时凝固原则。（4）球墨铸铁件利用石墨化膨胀进行自补缩时， 必须采用同时凝固原则。（5）某些适合采用顺序凝固原则的铸件，当热裂、变形成为主要矛盾时，可采用同时凝固原则。3． 糊状凝固：在整个铸件开始结晶，始终存在液固混合物，呈糊状, 如同水泥充型能力差，结构不紧密、机械性能不好。如球墨铸铁、锡青铜、铝铜合金，倾向糊状凝

快速凝固技术一般指以大于105 K/s~106 K/s 的冷却速率进行液相凝固成固相，是一种非平衡的凝固过程，下面是我为大家精心推荐的快速凝固技术论文，希望能够对您有所帮助。

浅析金属材料快速凝固激光加工成形

【摘要】快速凝固加工技术能使微晶、非晶、准晶等非平衡新型结构及 其它 功能材料快速凝固。该技术不仅能提高传统金属的材料性能，还能挖掘现存材料的性能加以利用，并且研究其他高性能材料。如今，快速凝固非平衡材料的理论研究及其技术都已经成为了材料科学与凝聚态物理的重点研究领域之一。实现金属材料快速凝固的基本 方法 就是激光表面快速凝固，这也是在实现凝固冷却方法中速度最快的一种方法。

【关键词】金属材料;快速凝固;激光;

利用激光熔化金属材料表面，可以得到快速凝固后的表面材料，并且还能带有组织特征。例如枝晶及组织细化、低偏析或无偏析、准晶、溶质元素高度过饱和固溶等，并且还能获得具有物理性能、化学性能或力学性能的表面材料。此外，在利用激光将材料表面快速熔化的过程中，向熔池内添加合金元素，还能获得许多零件基材，并且这些零件基材的成分、组织及性能都完全不同，是特种表面冶金涂层材料，具有细小、均匀等特点。

快速凝固激光加工的过程十分迅速、灵活，且易于自动化、热影响区小，因此利用该技术将金属材料表面改性的应用基础与研究都得到了迅速发展。并且，以快速凝固理论作为研究基础，在其发展之上演变而来的激光表面合化金技术与激光表面工程技术也成为了现代表面工程的新技术之一，这两种技术都能将特征先进涂层材料与优质零件进行设计合成。近年来，随着快速原型制造技术的发展，快速凝固激光材料的加工基本原理不断发展，两者相结合之后使高性能金属零件激光添加技术也得到迅速发展。高性能金属零件激光添加技术成为了激光技术、材料学科、材料加工工程等学科的重点研究对象。该技术是将材料设计、材料合成与近净形复杂金属零件快速成形相结合的制造技术，具有先进性、知识化、数字化等特点。

一、将钛合金快速凝固的激光熔覆技术

在金属材料中，钛合金的优点十分多，例如密度低、耐蚀性高、生物相容性好、比强度高等，而航天、航空、兵器、船舶等领域又十分需要这种材料，因此钛合金得到了广泛应用。但是钛合金也有一些缺点，如耐磨性低、易粘着、摩擦系数高、高温高速摩擦易燃等。但是同时，钛合金在这些领域大多是作为摩擦磨损运动副零部件，不能让其自身的缺点影响到应用效果。而想要使钛合金的耐磨性增高、阻燃性增高、摩擦系数降低，达到完美摩擦磨损运动副零部件的效果，就必须采用先进的表面工程技术改变钛合金表面缺点。最经济灵活的方式是将钛合金零件基材与牢固的冶金结合，形成具有高温耐磨、耐腐蚀、阻燃性强的特殊材料。

利用激光表面所含的合金化与激光熔覆技术结合耐磨材料表面改性层，可以将钛合金的耐磨性能大幅提高。此外，将快速凝固激光表面合金化技术与激光熔覆技术相结合，利用难熔金属化合物能增强钛合金表面的高温耐磨涂层，并且达到快速凝固效果。此种方法还可以应用于TC4、BT9、TA15等钛合金采研制出 、 、 等高硬度且十分耐磨的金属间化合物耐磨涂层新材料。在上述的涂层组织中，都是金属间化合物，它们的硬度较高，并且温度与硬度关系反常，有金属键与共价键共存现象。经过研究，发现这些金属间化合物在室温条件或高温条件下，摩擦系数、磨料磨损率、滑动磨损率及微动磨损率都非常低，并且其耐磨性还能继续提高，甚至达到钛合金基材的100至700倍，而其摩擦系数可降低整整一半。这些研究为作为摩擦副机械零部件的钛合金应用提供了新的方法。

二、金属材料快速凝固激光制备特种涂层新材料

一般而言，高温运动副零部件应用环境都是十分恶劣的，大多应用于航空及航天发动机、石油采集设备、电力工程等方面，因此对这些高温运动副零部件组成材料的性能要求极高，不仅需要强大的耐高温性能、耐腐蚀性能、抗氧化性能、低摩擦系数，还需要较强的生物相容性。而这样的多功能材料新涂层需要非常优质的涂层制备技术。因此，近年来许多研究人员将涂层制备技术和快速凝固激光熔覆技术相结合，研究出具有强大功能的涂层新材料，不仅这些新材料的各种性能都大大提高，同时也进一步发展了凝固激光熔覆涂层制备技术。

在航空装置、航天装置、石油采集设备等先进技术装备的发动机中都需要用到许多高温高速副零部件，而具有多功能的涂层新材料都具有耐高温、耐磨损、抗氧化、低摩擦、摩擦相容等特点，因此十分适合航空发动机等先进装置的条件。此外，将快速凝固激光熔覆涂层制备技术与耐磨材料的设计原理相结合，还可以得到性能更加优异的激光熔覆涂层新材料，例如超高碳 。其工艺性能良好、碳含量在9%-12%之间，并且内部显微组织呈孤立分布的状态。此种激光熔覆涂层新材料已经应用到我国的先进航空发动机中，作为关键高温高速滑动摩擦副部件使用。

随着高温耐磨运动副零部件的应用环境越来越恶劣，对其性能要求也越来越高。此时对于过渡金属硅化物的化学性质也提出了更高要求，因为难熔金属硅化物在摩擦学、耐磨材料、表面工程等领域都能表现出其众多的优点，所以难熔金属硅化物成为了多功能涂层新材料的又一研究领域。经过研究人员坚持不懈的探索，终于成功研究出 、 、 、 等多功能涂层新材料，这些金属硅化物的高温耐磨性优异、抗热性能和抗腐蚀性能极高、低摩擦系数及其摩擦相容性更是符合标准，并且各性能之间还能相互配合，优化其涂层激光熔覆制备技术。在常温金属及高温金属干滑动试验中， 、 等金属硅化物涂层具有反常载荷、反常温度、与金属摩擦完全不粘着等特性。

三、金属材料小平 面相 液-固界面结构及其生长机制

在凝固理论研究中，小平面相的液-固界面结构、生长形态、生长规律及生长机制一直都是重点研究课题。笔者在研究增强金属及金属间化合物的复合涂层材料时，以 作为研究对象，研究在不同的凝固冷却速度下，它的小平面相的液-固界面结构、生长形态、生长规律及生长机制有何不同。

结果表明，在冷却速度为 发非平衡凝固条件下，小平面相 的生长形态十分分度，在没有达到最快速凝固条件时， 小平面相液-固界面结构为三维网络树枝状;而在达到最快速凝固条件时， 小平面相液-固界面结构为小平面花瓣状分枝团族树枝晶状。可是，不论凝固冷却速度条件是否达到标准，即使其凝固形态不同，但其生长界面始终具有小平面特征，说明类似 晶体的高因子小面晶体在较宽的凝固冷却速度范围以内，其小平面相液-固界面结构及其生长机制的基本特征都不会随着凝固冷却速度的变化而产生变化。

四、高性能金属材料激光快速成形

高性能金属材料激光快速成形技术是近年来随着材料科学不断发展形成的新技术，也属于快速凝固技术的一种，由新材料制备技术结合先进制造技术研发而来。该技术的核心是快速凝固激光材料制备加工技术，利用快速原型制造技术在没有任何模具与工装条件下即可快速成形任意形状的零件。高性能金属零件激光快速成形技术具有高度的柔性、适应性及快速响应性，应用面十分宽广。

结束语

随着高温耐磨运动副零部件的应用环境越来越恶劣，对其性能要求也越来越高。利用激光熔化金属材料表面，可以得到快速凝固后的表面材料，并且还能带有组织特征。快速凝固激光加工成形技术是利用金属快速凝固效应进行新材料制备的新型技术，也可以进行高性能金属材料的直接成形。该技术在许多先进航空材料的表面改性、发动机涂层新材料合成、优质涂层制备等方面都具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]樊熊.金属材料加工工艺中激光技术应用分析[J].企业技术开发，2013，15：23-24.

[2]田延龙.激光技术在金属材料加工工艺中的应用探析[J].科技创新与应用，2013，(10).

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顺序凝固：铸件的顺序凝固原则是采取各种措施，保证铸件各部分按照距离冒口的远近由远及近朝着冒口方向凝固，冒口本身最后凝固。铸件按照这一原则凝固时，可使缩孔集中在冒口中，获得致密的铸件。

带有冒口的板状铸件，采用顶注式浇注。由于金属液是从冒口浇入的，所以铸件纵断面中心线上的温度自远离冒口处向冒口方向依次递增。

在向着冒口张开的ϕ 角范围内，金属都处于液态，形成“楔形”补缩通道，ϕ 角越大，越有利于冒口的补缩如图所示。同时凝固条件下，扩张角ϕ 等于零，没有补缩通道，无法实现补缩。但是由于同时拉伸的应力及阶段。

1、弹性：εe=σe/E，指标σe，E。

2、刚性：△L=P·l/E·F抵抗弹性变形的能力强度。

3、强度：σs---屈服强度，σb---抗拉强度。

4、韧性：冲击吸收功A。

5、疲劳强度：交变负荷σ-1<σs。

6、硬度HR、HV、HB。

扩展资料：

凝固过程中液态金属的流动、单向凝固技术、快速凝固。与第一版相比，修订后的新书增加了数值模拟最新内容，以及液态金属结构、固－液界面非线性动力理论、快速凝固热力学和动力学等内容，反映了凝固理论和技术的发展。

富有展性、延性及导热性、导电性的这一类物质。金属中延展性最好的是Au，导电好的依次是Ag、Cu、Al；金属可分为有色金属-黑色金属、重金属-轻金属等；一种音乐风格，通常被成为重金属

参考资料来源：百度百科-凝固金属