Vol.18 No.5 张济山等：雾化喷射沉积成形材料制备基本过程的分析 ·443· 8H/8t=(0/0x)(ou/dx) (10) x的坐标原点选在基板表面.其中， [(u-urs)/a+H u>uLs H=(u uLs)H 0<u<uis (11) ulas 4<0 (k(T-Ts) T>Ts u=ikg(T-Ts) T<Ts (12) “s=k(T-T) (13) 起始条件和边界条件包括： (a)下表面（即基板与沉积体的界面）的传热量为(x=0): k(T/0x)=hpor(T-Tsub) (14) (b)上表面边界条件为(x=XⅪ沉积体厚度)，H由(8)式给出. k (OT 0x)=(Hsp-Htop)Jm As hop(T-T) (15) (©)起始条件（即沉积开始时的温度分布）要根据一定的假设条件确定1s1. 1.6沉积体的显微组织 在确定了沉积体的温度分布之后，即可进一步分析沉积体内的显微组织特征，例如，枝 晶间距的大小， é=A(T)6 (16) 其中，立为凝固过程中的平均冷却速度，T=TT/4,TT=Tmx-Tu,其中，4为局部凝固 时间. 除枝晶间距外，显微疏松也是一个重要的显微组织特征.显微疏松一般对工艺参数的变 化十分敏感，它可以起源于雾化气体的捕获，金属收缩及喷雾中液相供给不足引起固体颗粒 或枝晶残片之间搭接形成的“冷疏松”.前两个是显微疏松的主要机制，后者只有在工艺控 制不当时才会发生.一般隋性雾化气体引起较高的疏松度，而反应性气体由于被捕获后可 以通过与金属的反应被除去，使相应的疏松度降低。 2雾化喷射沉积成形过程的重要问题 2.1雾化过程 ()在现有模型处理中大多采用（⑦）式对热交换系数h进行估算.这一假设的可靠性令人 怀疑，因为雾化过程的实际条件同(7)式导出的条件有所不同.目前还没有更好的结果可以 替代这一假设. (2)模型处理中完全忽略了雾化室内气体回流的影响.雾化气体在碰到室壁和沉积体后 会形成一定的气体回流.这种气体回流与喷射的气体射流相互迭加，将对实际雾化过程产 生明显影响 (3)模型处理中假设雾化气体射流沿中心线径向的分布是均匀的.这一点已被实验和理 论分析证明是不成立的2，.实际上，气体射流的速度沿径向呈高斯分布，沿轴线速度最高. (4)关于过冷度的处理，模型仅给出了两种极端的情况，即完全非均匀形核（无过冷）和张济 山等 雾化喷射沉积成形材料制备基本过程 的分析 ， 刁 己 刁 刁 刁 的坐 标 原 点选在基板 表 面 其 中 ， 一 城 从 、 一 气 一 几 爪 “ 一 飞气 一 爪 了、 了 以︸ 、产了 一 几 一 起 始 条件 和 边 界条件 包括 下 表 面 即基 板 与沉积体 的界 面 的传 热量 为 一 无 己 刁 一 上 表 面边 界 条件 为 沉 积体厚度， 凡 由 式 给 出 。 一 。 一 。 风 一 几 起 始条件 即沉积 开始 时 的温 度分布 要 根据一定 的假设条件 确定 〔 ’ 沉积体 的显微组 织 在 确 定 了沉 积 体 的温 度分 布 之 后 ， 即可 进 一 步 分 析沉 积 体 内的显 微 组 织 特 征 ， 例 如 ， 枝 晶 间距 的大 小 ‘ 通 少 一 吞 其 中 ， 少 为凝 固 过 程 中 的平 均 冷 却 速 度 ， 少 二 。 ， 界 一 ， 其 中 ， ‘ 为 局 部 凝 固 时 间 除枝 晶 间距外 ， 显微疏 松 也是 一 个 重要 的显微 组 织 特 征 显微 疏 松 一 般 对工 艺 参数 的变 化 十分 敏感 ， 它 可 以 起 源 于 雾 化 气 体 的捕 获 ， 金 属 收缩及 喷雾 中液 相供 给不 足 引起 固体颗粒 或 枝 晶 残 片 之 间搭接 形 成 的 “ 冷 疏 松 ” 前 两 个 是 显 微 疏 松 的 主 要 机 制 ， 后 者 只 有 在 工 艺 控 制 不 当时才 会 发 生 一 般 隋性 雾 化 气体引起 较 高 的疏 松 度 ， 而 反 应性 气 体 由于 被 捕 获后 可 以 通 过 与 金 属 的反 应 被 除 去 使 相 应 的疏 松度 降低 雾化 喷射沉积成形过程 的重要 问题 雾化 过 程 在 现 有 模 型 处 理 中大 多 采 用 式 对热 交 换 系 数 进 行 估 算 这 一 假设 的可 靠性 令 人 怀 疑 ， 因 为 雾 化 过 程 的实 际 条 件 同 式 导 出 的 条件 有 所 不 同 目前 还 没 有 更 好 的结 果 可 以 替代 这 一 假 设 模 型 处 理 中完 全 忽 略 了雾化 室 内气 体 回 流 的影 响 雾 化 气体 在 碰 到 室 壁 和 沉 积 体后 会形 成 一 定 的 气 体 回 流 这 种 气 体 回 流 与 喷射 的 气 体射 流 相 互 迭 加 ， 将 对实 际 雾 化 过 程 产 生 明显影 响 模 型处理 中假 设 雾化 气体 射 流 沿 中心 线径 向的分 布 是 均 匀 的 这 一 点 已 被 实验 和理 论分 析证 明是 不 成 立 的 实 际 上 ， 气 体射 流 的速 度 沿 径 向呈 高斯分 布 ， 沿 轴 线 速 度 最 高 关 于 过 冷度 的处理 ， 模 型 仅 给 出 了两 种 极端 的情 况 ， 即完 全 非均 匀 形 核 无过 冷 和