噴射沉積技術,是二十世紀后期高速發展起來的金屬材料先進制備技術之一。噴射沉積(成形)技術最突出的創新點在于:把液態金屬的霧化(快速凝固)和粒狀金屬的沉積(熔滴動態致密固化)結合在一個冶金操作流程中完成,可以用最少的工序,直接從液態金屬制取具有快速凝固組織、整體致密、接近零件形狀的高性能材料或半制品工件。由于以上特點,噴射沉積工藝,不僅可以生產出具有良好組織結構(均勻、細小、成分偏析小)和性能明顯高于鑄造產品的軋輥材料,而且可以直接制備軋輥或者對磨損軋輥進行修復。
國際上在應用噴射沉積工藝于軋輥方面早已頗有成效。日本住友重工業公司建立了一個大型的噴射沉積軋輥制造工廠,生產出了數千只軋輥,創造了很好的經濟效益和社會效益。歐洲也有兩家公司生產噴射沉積軋輥。
國內這方面雖然還處于起步階段,但在某些方面也已獲得重要突破。湖南大學建立了國內最大的快速凝固與噴射沉積實驗室,他們在國際上首次提出了多層快速凝固理論和技術。這個理論研究表明:當霧化金屬液滴高速碰撞到冷基體表面時,金屬液滴將迅速鋪展,產生快速冷凝效果;在適當的控制條件下可以實現粘結與急冷的有機結合。在此基礎上,他們提出了以霧化液滴在較冷固相表面鋪展沉積模式為核心,用以制備大尺寸快速凝固錠坯的多層噴射沉積思路。采用多層掃描沉積和外加強冷裝置的方式來降低沉積層表面溫度:通過降低霧化高度的方法來提高霧化液滴的液相量,改善其在沉積層表面鋪展狀態;通過控制沉積層表面溫度來同時獲得高的冷速和良好的粘結效果。
目前,他們自行發明的多層噴射沉積技術已經能夠批量生產規格為Φ300~700×900~1200mm的噴射沉積圓錠坯和Φ700×Φ300×1200mm的噴射沉積管坯,為各種規格軋輥的制造和修復提供了堅實的技術基礎。
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