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喷射沉积成型技术综述

   日期:2019-02-22     浏览:890    评论:0    
4.3、过共晶硅铝合金
喷射沉积过共晶硅铝合金是喷射沉积技术投入商用除钢材以外产量最大的一种喷射沉积产品。高硅铝合金一直是发动机工业中不可或缺的主要材料, 用于制造发动机活塞、缸套、连杆、缸盖等要求耐热、耐磨、低膨胀系数的部件,但由于常规工艺的限制,铝硅合金中的硅含量很难超过12%,且由于初晶硅以条状相的形式析出,致使合金只能作为铸造铝合金使用,其强度和韧性都不理想。1986 年,随着Osprey 工艺的推广,首先由Osprey 公司研发出硅含量高达25%的发动机用铝硅合金,由于喷射沉积的快速凝固特性,初晶硅的形核、结晶和长大过程基本都局限于10μm 的尺度,从而形成均匀弥散分布的球状、团块状的初晶硅颗粒,使得喷射沉积过共晶硅铝合金可进行后期热变形处理;同时还向合金中添加5%左右的铁, 明显改善了材料的耐热性能,相比于常规IM 工艺的产品,在制造发动机部件等方面表现出极大的技术优势。
喷射沉积过共晶硅铝合金缸套与传统的铸铁缸套相比,输出功率提高15%,节油15%,减少质量50%,且有效地降低发动机噪音。metal-Leve 公司与PEAK 公司合作开发牌号为S250(Al20Si5Fe2Ni)的活塞用过共晶硅铝合金, 用于替代其传统牌号ML124, 采用锻造工艺制造高速汽油机和大马力柴油机用整体活塞和活塞顶。日本住友轻金属公司生产PB420、PB405、PB416 等牌号的喷射沉积过共晶硅铝合金,用于制造发动机的一些部件。
4.4、Al-Li合金
向铝合金中添加1%的Li 可降低密度3%,提高弹性模量5%。如美国的Weldalite049 是目前世界上强度最高的Al-Li合金,该合金还具有良好的可焊性,被用于制造航天飞机的大型液氧、液氢燃料贮箱, 减质量约3450kg。同样前苏联也采用1420Al-Li 合金制造“暴风雪”航天飞机的大型液氧、液氢燃料贮箱。目前的Al-Li 合金基本都采用IM 工艺生产,材料中的Li 的质量分数很难突破2.7%, 采用喷射沉积技术开发的新型Al-Li 合金,Li 含量可达到4%, 还具有优于IM 工艺的强度和韧性。喷射沉积高Li的Al-Li 合金在密度、强度和韧性方面都有很大的优势。其中644B为美国Boeing 公司最初以RS/PM 工艺开发的航空用Al-Li 合金,已经转向喷射沉积工艺。
4.5、铝基功能材料
铝基功能材料主要为电子封装用材料, 其主要作用是机械支撑、密封和散发电子器件热量,主要用于宇航电子部件上。目前常用的电子封装材料为Be/BeO 复合材料、Al/SiC 复合材料, 其中Be/BeO 复合材料中因Be 有毒性引起的健康问题而成为其应用的最大障碍,Al/SiC 复材料由于难于加工,必须采用特殊的金刚石刀具加工且较难进行电镀。由英国Osprey 公司采用喷射沉积技术开发的一种Si 的质量分数为50%~70%的Si-Al 合金, 是一种极具应用价值的新型电子封装材料,他们与欧洲宇航集团合作制造成功用于法国Alcota 公司卫星的微波发射器封装框架; 同时还与英国国防部合作开发用于导弹上的电子封装材料。
目前国内铝基封装材料基本采用粉末冶金工艺制备Al/SiC 复合材料。近期,北京有色金属研究总院与锦州冶金研究所合作研究喷射沉积Si-50Al、Si-70Al材料,为国内首次采用喷射沉积技术制造Si-Al 材料。
 
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