噴射沉積技術(shù),是二十世紀(jì)后期高速發(fā)展起來的金屬材料先進(jìn)制備技術(shù)之一。噴射沉積(成形)技術(shù)最突出的創(chuàng)新點(diǎn)在于:把液態(tài)金屬的霧化(快速凝固)和粒狀金屬的沉積(熔滴動(dòng)態(tài)致密固化)結(jié)合在一個(gè)冶金操作流程中完成,可以用最少的工序,直接從液態(tài)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(diǎn),噴射沉積工藝,不僅可以生產(chǎn)出具有良好組織結(jié)構(gòu)(均勻、細(xì)小、成分偏析小)和性能明顯高于鑄造產(chǎn)品的軋輥材料,而且可以直接制備軋輥或者對(duì)磨損軋輥進(jìn)行修復(fù)。
國際上在應(yīng)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(yè)公司建立了一個(gè)大型的噴射沉積軋輥制造工廠,生產(chǎn)出了數(shù)千只軋輥,創(chuàng)造了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。歐洲也有兩家公司生產(chǎn)噴射沉積軋輥。
國內(nèi)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(xué)建立了國內(nèi)最大的快速凝固與噴射沉積實(shí)驗(yàn)室,他們?cè)趪H上首次提出了多層快速凝固理論和技術(shù)。這個(gè)理論研究表明:當(dāng)霧化金屬液滴高速碰撞到冷基體表面時(shí),金屬液滴將迅速鋪展,產(chǎn)生快速冷凝效果;在適當(dāng)?shù)目刂茥l件下可以實(shí)現(xiàn)粘結(jié)與急冷的有機(jī)結(jié)合。在此基礎(chǔ)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(qiáng)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?fàn)顟B(tài);通過控制沉積層表面溫度來同時(shí)獲得高的冷速和良好的粘結(jié)效果。
目前,他們自行發(fā)明的多層噴射沉積技術(shù)已經(jīng)能夠批量生產(chǎn)規(guī)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(guī)格軋輥的制造和修復(fù)提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。
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