·432· 北京科技大学学报 2003年第5期 随着雾化压力的增加，熔滴的质量中径降低，这 关系，提高雾化压力及延长沉积距离是提高雾化 与图4模拟的结果相一致. 锥整体固相分数最有力的途径， 4结论 参考文献 1 Hunt W H,Prekumar M K.Novel materials for electronic (1)在A1-70%Si中，由于Si的熔点很高，且其 packaging and thermal management [J].J Met,1992,44 凝固潜热很大，所以在液滴冷却过程中不可忽略 (7):8 辐射散热. 2张强，孙东立，武高辉，电子封装基片材料研究进展 (2)在喷射沉积过程中，对A1-70%Si合金，雾 [月.材料科学与工艺，2000,8(4)：66 化阶段液滴的冷却速度约为10~10Ks:在该工 3 Jacobson DM.Lightweight electronic packaging technol- ogy based on spray formed Si-Al [J].Powder Metall 艺条件下，当沉积距离为600mm时，整体固相分 2000,43(3):200 数可达70%以上， 4 Jacobson D M.Spray-formed silicon-aluminum [J].Adv (3)雾化气体与液滴的交互作用是影响液滴 Mater Proc,2000,3:36 凝固行为及最终组织的重要因素.对于单颗粒， 5傅晓伟.雾化沉积工艺的优化及过程物理D小北京： 提高雾化压力，在加强对液滴的冷却作用的同时 北京科技大学，1999 缩短了到达基板的时间，综合作用结果将降低其 6张济山，孙祖庆，陈国良，雾化喷射沉积成形材料 飞行结束后的固相分数. 制备基本过程的分析).北京科技大学学报，1996， 18(5):440 (4)对雾化锥整体而言，经积分统计计算表 7傅晓伟，张济山，孙祖庆.喷射沉积过程的计算模型 明，提高雾化气体的压力降低了液滴质量中径， [.北京科技大学学报，1997,191：63 使尺寸分布曲线左移，两种作用的综合结果是增 8沈军，崔成松，将祖龄，等.雾化沉积快速凝固过程 加雾化锥内的整体固相分数， 的计算机模拟(1Ⅱ数值分析)[).金属学报，1994,30 (⑤)沉积距离对整体固相分数的影响呈线性 (8):B342 Numerical Simulation and Analysis of Spray-Deposited Silicon-Aluminum Alloys CHEN Meiying,YANG Bin,ZHANG Jishan State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials,University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083,China ABSTRACT The numerical simulation of solidification processing for Si-Al alloys prepared by spray forming was adopted by considing heat radiation in the cooling process of droplets.A relationship among droplet velocity, heat transfer coefficient,droplet temperature,cooling velocity of droplets,solid fraction and axial distance was ac- quired.The variations of droplet temperature and solid fraction before and after heat radiation is consided in the cooling process of droplets were invcstigated.The influence of atomization pressure and axial distance on solid frac- tion was also discussed KEY WORDS Si-Al alloy;spray forming;numerical simulation;solidification behavior雄3 2 北 京 科 技 大 学 学 报 0 30 年 第 5 期 随着 雾 化 压力 的 增加 , 熔 滴 的质 量 中径 降低 , 这 与 图 4 模 拟 的结 果 相一 致 . 关 系 , 提高 雾化 压力 及延 长沉 积距 离是 提 高雾化 锥 整体 固 相分 数最 有 力 的途 径 . 4 结 论 ( l) 在 lA 一 0% iS 中 , 由于 iS 的熔 点很 高 , 且其 凝 固潜 热很 大 , 所 以在 液滴 冷却 过程 中不可 忽略 辐 射 散热 . (2 )在 喷射 沉 积 过程 中 , 对 lA 一70 % iS 合 金 , 雾 化 阶段 液 滴 的冷 却速 度 约 为 10弋 I J 玲 s ; 在 该 工 艺 条件 下 , 当沉 积距 离为 6 0 m m 时 , 整 体 固相 分 数 可达 70 % 以上 . (3 ) 雾 化气 体 与液 滴 的 交互 作用 是 影 响液 滴 凝 固行 为及 最 终 组织 的重要 因素 . 对 于 单颗 粒 , 提 高雾化 压 力 , 在加 强对 液滴 的冷 却作 用 的 同时 缩 短 了到达基 板 的 时间 , 综 合作用 结 果将 降低 其 飞行 结 束后 的固相 分 数 . ( 4 ) 对 雾化 锥 整体 而 言 , 经积 分 统 计计 算表 明 , 提 高 雾 化气 体 的压 力 降低 了液 滴 质 量 中径 , 使尺 寸分 布 曲线左 移 , 两 种作 用 的综合 结果 是增 加 雾化 锥 内 的整 体 固相 分数 . (5) 沉 积 距 离对 整 体 固相 分数 的影 响呈 线性 参 考 文 献 H u n t W H , P er k u m a r M K . N o ve l m a 把 ir a l s fo r e lec fot n i c P a c k a g i n g an d ht e mr a l m an ag e m e nt [ JI . J M e t , 19 9 2 , 4 4 ( 7 ) : 8 张强 , 孙 东立 , 武高辉 . 电子 封装基 片材 料研 究进 展 IJ ] . 材 料 科学 与工 艺 , 2 0 0 0 , 8 ( 4 ) : 6 6 J a e o b s o n D M . L ihg t w e ihg t e l e e t r o n i e Pac k a g i n g et c hn o l - o gy b a s e d on s P r ay fo mr e d 51一l [ J ] . P o w d e r M e at ll . 2 0 0 0 , 4 3 ( 3 ) : 2 0 0 J a e o b s on D M . S P r a y 一 肠加ed s i li e o n 一 a l u m in u m 口] . A d y M at e r P or e , 2 0 0 0 , 3 : 3 6 傅 晓伟 . 雾化 沉积 工艺 的优 化及 过程物 理 [D] . 北 京 : 北京 科技 大 学 , 19 9 9 张济 山 , 孙 祖庆 , 陈 国 良 . 雾 化喷 射沉 积成 形材料 制 备基 本过程 的 分析 [J] . 北 京科技 大 学学报 , 19% , 1 8 ( 5 ) : 4 4 0 傅晓伟 , 张 济 山 , 孙祖 庆 . 喷射 沉积 过程 的计算 模型 【J ] , 北 京科 技大 学学报 , 1 9 9 7 , 1 9 ( 1) : 6 3 沈 军 , 崔 成松 , 将 祖 龄 , 等 . 雾化 沉积 快 速凝 固过程 的计 算机 模拟 ( n 数 值分 析) [J] . 金 属 学报 , 19 94 , 30 ( 8 ) : B 3 4 2 N um e r i c a l S im u l at i o n an d A n a ly s i s o f S P r ay 一 D e P o s it e d S ili e o n 一 A l um i n um A ll o y s C 习E N 人企 iy ng, YA N G iB n , Z子IA N G isJ ha n S at t e K e y L ab o r at o yr for A d v an e e d M e at l s an d M at ier a l s , nU i v e rs ity Of S e i e n e e an d eT e hn o 1 o gy B e ij i gn, B e ij ign l 0 0 0 8 3 , C h i n a A B S T R A C T T h e num e ir e a l s im ul at i o n o f s o lid iif e iat on Por e e s s in g of r 5 1 一 A I a lloy s P r e Par e d b y s P r a y of n n ign w a s a d o tP e d by c o n s i d ign h e at ar id at ion in t he e o o lign P r o e e s s o f dr oP l e t s . A r e l iat o n s ih P am o n g d r o Pl e t v e l o e ity, h e at tr an s fe r e o e if e i e in , d r o P l e t t e m P e r a h jr e , e o o li n g v e l o e i yt o f d r o P l e t s , s o li d fr ac t i o n an d ax i a l id s t叭e e w a s ac - q u ier d . hT e v iar at i o n s o f dr oP l e t t e m P e r a t u r e an d s o l id far c t i o n b e fo r e an d aft e r h e at r a d i at i o n 1 5 e o n s id e d i n ht e e o o li n g P or e e s s o f dr o Pl e t s w er e ivn e s it g at e d . hT e i n flu en e e o f at o m i z iat o n P r e s s uer a n d ax i a l di s t an e e o n s o li d fr ac - t i o n w a s a l s o d i s e u s s e d K E Y W O R D S 5 1 一 A I a lloy : sP r a y fo mr ign : n 切rn ier e a l s im u lat i o n : s o lid i if e iat o n b e h a v i o r