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 ·441· 影响固素 基本过程 结果输出与输人 金属液导流管尺寸、 导流管端部形成正压 形状及与雾化喷嘴的 相对距离 液体金属与气体 或，负压区，金属液的 雾化气体的种类 的输运过程 流速和气体的流速 气体喷嘴的设计 液滴的尺寸和质量分布 金属液的过热度及流速 单个液滴的温度与速度 雾化气体的压力 液体金属的雾化过程 喷雾的形状与运动 (如采用扫描喷嘴) 气体速度场分布 液滴的温度、质量与速度分布 雾化液滴向沉积器 喷射距离 液滴与气体之间的热量和动量 表面的输运过程 交换 液滴的凝固 喷雾中液/固相的相对含量 快速凝固组织特征的形成 沉积体的形状 沉积表面的温度和粗糙度 沉积器或沉积体 沉积过程的收得率 沉积器的形状与运动 表面的沉积过程 向沉积体表面的质量、热 液滴与表面的结合效率 量及动量的传输 沉积器的运动和温度 显微组织（晶粒度、 松度及 与冷却基板的热交换 沉积体的冷却与凝固过程 一次相的析出与分布) 与气体及环境的热交换 再结晶（高温退火） 沉积体的显微组织与性能 否 重复以上过程 评价 是否满足材料的设计要求？ 高性能材料 图1雾化喷射沉积成形材料制备的基本过程及其影响因素 状、尺寸及其相对于气体喷嘴的位置等因素 Ado等人川根据流体动力学理论确定喷射沉积成形过程中金属液的流量可表示为： M=-(dh dm4,p=1.Co py2(2h-AP) (1) 其中，C。为熔体的释放系数，取决于导流管出口处的雷诺数，一般可近似认为C,取决 于dh/dt.上式即为喷射沉积过程中金属液的流量方程.其中△P取决于导流管的位置和气 体的压力，可独立于h发生变化.因此，根据(1)式正确选择h和△P的组合即可获得所希望 的稳定的M值. 1.2液态金属的雾化过程 这部分研究的主要目的是提出模型预测喷雾中熔滴的尺寸分布及其与工艺参数之间的张济 山 等 雾化 喷射沉积成形材料制备基本过程 的分析 科 影 响固素 基本过程 结果输 出与输人 金属 液 导流 管尺 寸 、 形状及 与雾化喷嘴的 相 对距离 雾化气体的种类 气体喷嘴的设计 液体金属 与气体 的输运过程 导流管端部形成正 压 或 ， 负压 区 ， 金属液 的 流速和 气体的流速 金属 液 的过热度及 流速 雾化气体的压力 液体金属 的雾化过程 液滴的尺 寸和 质量分布 单个液滴 的温度 与速度 喷雾 的形 状 与运动 如采用 扫描喷嘴 喷射距离 雾化液滴 向沉积器 表 面 的输运过程 气体速度场分布 液滴的温度 、 质量 与速度分布 液滴 与气体之 间 的热量和 动量 交换 液滴 的凝 固 喷雾 中液 固相 的相 对含量 快 速 凝 固组织特征 的形 成 沉积表面 的温度和 粗糙度 沉积器 的形状 与运 动 液滴 与表 面 的结合效率 沉积器或沉积体 表 面 的沉积过程 沉积体的形状 沉积过程 的收得 率 向沉积体表面 的质量 、 热 量 及 动量 的传输 沉积器 的运 动和 温度 与冷却基板 的热交换 与气体及 环境 的热交换 沉积体的冷却 与凝 固 过程 显微组织 晶粒度 、 疏松度 及 一 次相 的析 出 与分布 再结晶 高温退 火 沉积体 的显微组织 与性 能 评价 是 否 满 足 材料 的 设计要 求 高性 能材料 图 雾化喷射沉积成形材料制备的基本过程及 其影 响因素 状 、 尺 寸 及 其 相 对于 气 体 喷 嘴 的位 置 等 因 素 等 人〔” 根 据 流体 动力 学理 论 确定 喷射沉 积 成 形 过 程 中金 属 液 的流 量 可 表 示 为 ， ， ， △尸 、 一 。 ，‘ 、 乙 ‘ 力 一 一二一 一 尸 其 中 ， 为熔 体 的释 放 系数 ， 取 决 于 导流 管 出 口 处 的雷 诺数 ， 一 般 可 近 似 认 为 几 取决 于 上 式 即 为 喷射 沉 积 过 程 中金 属 液 的流 量 方 程 其 中 △尸 取 决 于 导流 管 的位 置 和 气 体 的压 力 ， 可 独 立 于 发生 变 化 因此 ， 根 据 式 正 确 选 择 和 △尸 的组 合 即可 获 得 所 希望 的稳 定 的 值 液态金 属 的雾化 过 程 这 部 分 研 究 的 主要 目的是 提 出模 型 预 测 喷 雾 中熔 滴 的 尺 寸分 布 及 其 与 工 艺 参数 之 间 的