Vol.19 No.1 张济山等：雾化喷射沉积成形材料制备技术的新进展 ·19· 1.5有序金属间化合物新型材料 该材料包括Ni,Al,Al,(VTi),Al,Ti,Fe,Al,Ti,Cu,AlTi,Mn,AlTi,Cr和Nd-Fe-B等.以 Ni,Al为例，喷射沉积材料的晶粒尺寸只有15μm,没有宏观偏析，性能也达到较高的水平，沉 积状态下的室温断裂延伸率达35%. 2雾化喷射沉积成形技术中试和商业化的现状 2.1管 在瑞典的Sandvik工厂，雾化喷射沉积成形不锈钢管的尺寸已经达到设计极限（即长 8m、外径400mm,质量为1t),年产量可达5000t.喷射成形的管子密度一般达到99.5%，可 直接使用.钢种主要包括：304,304L,310,316,316L,317L,321和347等.其性能与正常工艺 生产的管材相同，组织更加细小而均匀，夹杂物为圆形.所生产的不锈钢管具有均匀的尺寸和 显微组织及沿管长方向夹杂数量低等特点[I).除不锈钢管外，Sandvil冰还将该技术用于涂层或 复合管材，目前管径的极限受到雾化室尺寸的限制，更大尺寸的管材将需要新的装置.US Nay已经建立了一个新的此类工厂，该厂的熔炼能力达到4.5t,将可生产直径为800mm管 材，采用双喷射系统，沉积速率达到200kg/min. 2.2环 Howmet(USA)正在利用500kg的真空熔炼实验工厂生产直径为800mm雾化喷射沉积 成形环，主要材料是高温合金(Waspaloy、N7I8和Rene41合金涡轮环)，用作航空部件.如 采用普通铸造技术，需要将许多轧环焊接起来组成所需的涡轮环，而喷射沉积成形可以一次 制造近似成形的坯件，避免焊接操作引起的显微组织退化.沉积态的晶粒尺寸一般为22~ 45μ，显微组织均匀.在热加工和热处理过程中晶粒的适当粗化有利于提高蠕变抗力. 2.3轧辊 住友重工铸锻厂生产了较大的环件预坯（轧辊）20.目前已经进人商业性开发阶段，并建 立了商用轧辊生产工广.生产的轧辊最大尺寸达：外径800mm,内径610mm、长500mm,质 量500kg.开发的新成分高速钢轧辊，用于热轧，寿命比一般粉末冶金和铸造高速钢轧辊分别 延长1.6~3倍和3.6~100倍.同时还进行了改进其他铸钢和铸铁轧辊性能的尝试.住友至 今已经制造了2000多根轧辊，用于棒、扁棒、线棒和截面轧机.其他制造用于热轧或冷轧的大 直径轧辊或轧辊涂层处理)的工厂正在建设中. 2.4坯段 德国的Peak公司正在制造直径400mm.长1m的各种特殊铝合金的坯段.这些坯段的 外径得到精确控制（±1%），可直接挤压，无需扒皮.住友轻金属正在制造直径为250m,长 1.4m的A-Si合金坯段，其设备是由住友重工提供的.最近SLM宣布每月向马自达公司提供 10t沉积坯件，用以制造Miller循环发动机的压缩机叶片2.Osprey同Alusuisse合作在实验 中采用双喷嘴系统获得了直径465mm的铝合金坯段，V o l . 9 1 N O . 张济山 等 l 雾化喷射沉积成形材料制备技术的新进展 : 1 . 有序金 属5间化合 物新型材料 该材 料 包括 i N 3 A I , A 1 3 (V T i) , A 1 5T i Z F e , A 1 5T i Z C u , A 1 5 T i ZM n , A 1 5 T i ZC r 和 N d 一 F e 一 B 等 · 以 iN 3 AI 为例 , 喷射沉积 材料 的 晶粒 尺寸 只有 15 o m , 没有 宏观 偏析 , 性 能也达 到 较高 的水平 , 沉 积状态下 的室 温 断裂延 伸率达 35 % . 2 雾化 喷射沉积成形技术 中试和 商业化 的现状 .2 1 管 在 瑞 典 的 S an d vi k 工 厂 , 雾 化喷 射 沉积 成 形 不 锈 钢 管 的 尺 寸 已 经 达 到设 计 极 限 ( 即长 s m 、 外径 4 0 0 ~ , 质 量为 lt ) , 年 产量 可 达 5 0 0 0 t . 喷射 成 形的管子 密度一 般达 到 9 .5 % , 可 直 接 使用 . 钢 种 主要 包括 : 3 04 , 30 4 L , 3 10 , 3 16 , 3 16 L , 3 17 L , 犯 1 和 34 7 等 . 其 性 能 与正 常工 艺 生 产 的管材相 同 , 组 织 更加 细小 而均 匀 , 夹 杂物 为 圆形 . 所 生产的不 锈钢管具有 均匀 的尺 寸和 显微 组 织及沿 管 长方 向夹杂 数量低 等特 点 l[ 9 ] . 除不锈 钢管外 , S an dy 议 还将 该技 术用 于涂层 或 复合 管材 . 目前 管 径 的极 限受 到 雾 化 室 尺 寸 的 限制 , 更 大 尺 寸 的管 材 将 需 妥 新 的装 置 . U S N a v y 已 经建 立 了一 个新 的 此类 工 厂 , 该 厂 的熔炼 能力 达到 .4 5t , 将 可生产 直径 为 8 0 ~ 管 材 , 采用 双 喷射系 统 , 沉积速 率达 到 Z o gk m/ in . .2 2 环 H o w m et (U S )A 正在利 用 50 0 k g 的真 空熔炼 实 验工 厂生 产直径 为 80 0 ~ 雾化 喷射沉 积 成形 环 , 主要 材料 是 高温合金 ( w a s p a l o y 、 IN 7 l s 和 R e n e 4 1 合金 涡 轮环 ) , 用作航空部件I , 4 ] . 如 采 用普 通铸造技 术 , 需要 将许 多 轧环 焊接 起来组 成 所需 的 涡轮 环 , 而喷 射沉 积成 形可 以 一 次 制 造 近似 成 形 的坯 件 , 避 免焊 接 操作 引起 的 显 微组 织 退 化 . 沉 积态的 晶 粒尺 寸 一般为 2 一 45 “ m , 显 微组 织均匀 . 在热 加工 和热处理过 程 中晶粒 的 适 当粗 化有 利于提 高蠕 变抗力 . 2 . 3 轧辊 住友 重 工铸 锻厂 生产 了 较 大 的环件 预坯 ( 轧辊 ) 120] . 目前 已 经进人 商 业性 开发 阶段 , 并建 立 了商 用轧 辊生 产 工厂 . 生 产 的轧 辊最 大 尺 寸达 : 外 径 80 0 ~ 、 内径 6 10 In r n 、 长 5 0 r n幻。 , 质 量 50 0 kg . 开发 的新成 分 高速钢 轧辊 , 用 于热 轧 , 寿命 比一般 粉末冶 金和 铸造 高速 钢轧辊 分别 延 长 1 . 6 一 3 倍和 3 . 6 一 1 0 倍 . 同 时还进 行 了改进 其他 铸钢 和铸铁轧 辊性能 的尝试 . 住 友至 今 已 经制 造 了 2 0 0 0 多 根轧 辊 , 用于棒 、 扁 棒 、 线棒 和截 面轧机 . 其他 制造 用于 热轧 或冷轧的大 直径 轧辊 或轧辊 涂层处理 2[ ’ 〕的工 厂正 在建 设 中 . .2 4 坯段 德 国 的 P e ak 公 司正 在制 造 直径 4 0 m m 、 长 l m 的各 种 特 殊铝 合金 的坯 段 . 这 些坯 段 的 外 径得到 精确 控制 ( 士 1% ) , 可 直 接挤 压 , 无需 扒 皮 . 住友 轻金 属 正在 制造 直径 为 2 50 ~ , 长 l . 4 m 的 A I 一 is 合金坯 段 , 其 设备 是 由住友 重工 提供 的 . 最 近 S L M 宣 布每月 向马 自达公 司提 供 l o t 沉 积坯件 , 用 以 制造 M ill e : 循环 发 动机 的压 缩 机 叶片 [ , 2 ] . o s p r e y 同 A一u s u i s s e 合作 在实 验 中采用双 喷嘴系统 获得 了直径 4 65 ~ 的铝合金坯 段