…142 北京科技大学学报 第16卷 随着H的减小，距离焦点愈近的截面上，雾化锥体的中心温度与边缘温度差愈加明 显·这是由于金属熔滴在雾化初期，还没有在气流中扩散开来，大量的熔化热集中在较小的 截面内，故造成雾化锥体中心与边缘温度差十分严重，如H=75mm时，中心与边缘温度差 达450℃，而且中心温度几乎与熔液温度相同，如果在此高度设置冷基板表面，显然喷射 成形过程是难以进行的，而且合金的晶粒将十分粗大，形状也很难稳定7，) 2.2质量场 表2为H=195mm截面上金属铝的质量分布数据.同理每一高度截面上均可测得相应 的数据·根据这些数据绘制雾化锥体的质量场，见图5. 表2高度为1巧mm截面上质量分布数据 Table 2 Data of mass distribution in H=195 mm section 切 样 编 号 质量分布数据 1 2 3 4 5 质量/g 1.44546 1.44546 1.172500.97890 0.63717 截面积/cm2 0.63 0.63 0.53 0.49 0.57 沉积时间/s 6 6 6 6 6 沉积速率/g/cm2·s 0.38 0.38 0.37 0.34 0.19 从图5可以看出，在同一高度截面上中心区域的沉积速 H/mm.n/g°am2.sl 率大，边缘区域沉积速率小，即质量分布是中心比边缘高， 而且在沉积中心附近一定范围内的质量分布相对稳定.上述现 00 象主要是因为在雾化锥体内，由于气一液交互作用使得熔滴 H3=135 颗粒大小、数量分布等不同.一般认为大熔滴集中在雾化锥体 H2=165 中心，小熔滴集中在雾化锥体边缘，在单位截面内，雾化锥 0.5 体心部的熔滴数量也比边缘多， H=195 0.3 另外，雾化锥体边缘冷却散热效果好，使边缘熔滴到达 01428 沉积表面时凝固颗粒所占体积分数大，这些颗粒在表面形成 中心距R/mm 硬质点，颗粒间孔隙不易被填充· 图5纯铝雾化锥体质置场 从动力学考虑，熔滴打在冷基体边缘时，，由于垂直沉积 Fig.5 Mass field of atomization 方向上的分力小，粘结动力小不易粘连，易被气流带走， 根据文献报导，熔滴沿喷射轴向的运动速度是随喷射轴 cone of purity alminium 横向偏离的距离的增加而诚小【9，，以上多种原因造成上述结果.应当指出的是，当H减 小时，该面上的沉积速率明显增加，但各点处的沉积速率差值也相应增加， 4 结论 (1)雾化锥体的温度场分布不均匀·任何高度的截面内，温度分布规律均是中心温度北 京 科 技 大 学 学 报 第 卷 随着 的减 小 ， 距 离 焦 点 愈 近 的 截 面 上 ， 雾 化 锥 体 的 中心 温 度 与 边 缘 温 度 差 愈 加 明 显 这是 由于 金 属 熔滴在 雾化初 期 ， 还没有 在 气流 中扩散开来 ， 大量 的熔化热集 中在较小的 截面 内 ， 故造成雾化锥 体 中心 与边缘温度 差 十分严重 如 时 ， 中心 与边缘温度差 达 ℃ ， 而且 中心 温度几乎 与熔 液温度相 同 如 果 在 此 高 度 设 置 冷 基 板 表 面 ， 显 然 喷射 成形过程是 难 以 进行 的 ， 而且 合 金 的 晶粒将 十分粗大 ， 形 状也很难稳定 「 ， ’ 质量场 表 为 截 面上 金属 铝 的质量分布 数 据 同理 每 一 高 度 截 面 上 均 可 测 得 相 应 的数据 根 据这些 数据绘制 雾化锥 体的质量 场 ， 见 图 表 高度为 好 创 截面上质 分布数据 油 晓 肠 ，甲 业翻加妇 ” 见 卿州亩 切 样 编 号 质量分布数据 － 质量 截面积 恤 ， 沉积时 间 沉积速率 皿 一 科 一 科 印 卯 叨 从 图 可 以 看 出 ， 在 同一 高度截面上 中心 区域 的沉积速 率大 ， 边 缘 区域沉积速率小 ， 即质量分布是 中心 比边缘高 ， 而且在沉积中心 附近一定 范 围 内的质量分布相对稳定 上 述 现 象 主要是 因 为在雾化锥 体 内 ， 由于气 一 液交互作用使得熔滴 颗粒大小 、 数量分布等不同 一般认为大熔滴集 中在雾化锥体 中心 ， 小熔滴集 中在雾化锥体边缘 ， 在单位截面 内 ， 雾化锥 体心部 的熔滴数量 也 比边缘多 另外 ， 雾化锥 体边 缘冷却散热效果好 ， 使边缘熔滴到 达 沉积表 面 时凝固颗粒所 占体积分数大 ， 这些颗粒在 表面形成 硬质点 ， 颗粒 间孔 隙不 易 被填充 从 动力 学考虑 ， 熔滴打在 冷基体边缘 时 ， 由于 垂直沉积 方 向上 的分力 小 ， 粘 结动力 小不 易粘连 ， 易被气流 带走 根据文献报导 ， 熔滴沿 喷射 轴 向的运 动速度是 随喷射轴 时’ 一 · 中心距 图 纯铝雾化锥体质最场 触 匆胭 血 恤而 位犯 。 润姆 训 川 元‘ 口 横 向偏 离 的距 离 的增 加 而 减 小 【 ， ’ 以 上 多 种 原 因造成 上 述 结 果 应 当指 出 的是 ， 当 减 小 时 ， 该面上 的沉积速率 明显增加 ， 但各点处的沉积速率差值也相 应增加 结 论 雾化锥 体的温 度 场分布不 均 匀 任何 高 度 的截 面 内 ， 温 度 分 布规律 均 是 中心 温 度