材料成型与控制工程

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1、第六章:特殊条件下的凝固快速凝固:是指采用急冷或大过冷技术获得很高的凝固前沿推进速度的一种凝固过程特点:通常界面推进速度大于10mm/s。快速凝固基本原理：分为急冷凝固技术和大过冷技术。急冷凝固技术的核心：提高凝固过程的熔体的冷速。要求：1）减少单位时间内金属凝固时产生的结晶潜热2）提高凝固过程中的传热速度。方法：设法减少同一时刻凝固的熔体体积并减少熔体体积和其散热表面积之比；设法减少熔体与热传导性能很好的冷却介质的界面的热阻及主要通过传导方式散热6。大过冷技术的原理：要在熔体中形成尽可能接近均质形核的那个条件。方法：

2、把熔体弥散成熔滴；设法把熔体与容器壁隔离开，甚至在融化于凝固过程中不用容器，以减少或消除由容器壁引入的形核媒质。急冷技术分为：模冷技术：主要使熔体与冷模接触并以热传导的方式散热。采用模冷技术，熔体的凝固冷速较高，产品的微观组织结构和性能比较均匀（优点），但是使用模冷技术生产的急冷合金产品作为结构材料使用时，要首先粉碎后才能经固结成形加工成大块材料（缺点）雾化技术：采用某种措施将熔体分离雾化，同时通过对流的方式凝固。采用雾化技术制成的产品主要是粉末，可以不用粉碎而直接固结成形为大块材料或工件，故生产成本较低，便于大批量生

3、产（优点），熔体在凝固过程中主要以对流方式冷却，故凝固速度一般不如模冷技术高。表面熔化与沉积技术：应用激光束、电子束、或等离子束等作为高密度能束聚焦并迅速逐行扫描工件表面，使工件表面熔化。表面熔化与沉积技术应用较多的是等离子体喷涂沉积技术，主要使用高温等离子体火焰熔化合金或陶瓷粉末，然后喷射到工件表面，高温熔滴迅速冷凝沉积并与基体结合成牢固、致密的喷涂层。具有凝固冷速高，工艺流程短，生产速度快，应用比较方便等特点，但只能应用于工件表面强化。快速凝固晶态合金的组织和性能特征:显著扩大合金的固熔极限2）超细的晶粒度3）少偏

4、析或无偏析4）形成亚稳相5）高的点缺陷密度。快速凝固合金由于微观组织结构的尺寸明显细化和均匀化，故具有很好的晶界强化和韧化、微畴强化和韧化等作用；成分均匀、偏析减小不仅提高了合金元素的使用效率还避免；一些降低合金性能的有害相的产生，消除了微裂纹萌生的隐患，故改善了合金的强度和延性和韧性；固熔度的扩大、过饱和固溶体的形成，不仅起到了很好的固熔强化的作用，也为第二相的析出、弥撒强化提供了条件；位错、层错密度的提高还产生了位错强化的作用。亚稳相也起到很好的强化和韧化的作用。定向凝固(定向结晶):是使金属或合金在熔体中定向生长

5、晶体的一种工艺方法..第七章：焊缝及其热影响区焊接：通过加热或加压或两者并用，用或不用填充材料，使两个分离的工件产生原子（分子）间结合而形成永久性连接的工艺过程。焊接包括：熔焊，压焊，钎焊熔焊：通过局部加热使连接处达到熔化状态，然后冷却结晶形成共同晶粒。压焊：利用加压、摩擦、扩散等物理作用客服连接表面的不平度，挤除氧化膜等污物，在固态条件下实现连接。压焊时必须加压。为了有效地实现压焊，常在加压的同时加热。但加热温度远低于母材的熔点。除加热温度较高的扩散焊外，都无需保护措施。钎焊：采用熔点低于母材的金属材料做钎料，加热的

6、温度仅使钎料熔化而母材不熔化。熔焊和钎焊主要采用热能，压焊主要采用机械能。通常指的电阻焊又称压焊，属于固相焊接。但电阻点焊缝焊的接头在形成过程中伴随熔化结晶过程，属于熔焊。熔焊焊接接头的形成及冶金过程：焊接热过程：熔焊时被焊金属及焊接材料在热源作用下局部受热并熔化，热源移走后焊接熔池冷却凝固，焊缝及热影响区金属发生固态相变。故整个焊接过程自始至终都是在焊接热作用过程中发生和发展的。焊接化学冶金过程：熔焊时，液态金属、熔渣及气相之间进行一系列的化学冶金反应。这些冶金反应直接影响焊缝金属的成分、组织、性能。控制措施：1）控

7、制焊缝金属中夹杂物的种类，直径大小，作为形核质点细化焊缝金属晶粒，提高焊缝的强度与韧性2）往焊缝中加入微量合金元素进行变质处理3）适当降低焊缝的碳含量，并最大限度的排除焊缝中的S、P、O、N、H、等的杂质，使焊缝净化，也能提高焊缝的韧性。焊接物理冶金过程：在焊接热源作用下，焊接材料及木材金属局部熔化，热源离开后经过化学冶金反应的熔池金属开始凝固结晶，金属原子有近程有序变为远程有序排列；随着温度的降低，具有同素异构转变的金属，在冷却的过程中还将发生不同的固态相变。在焊接进行过程中，焊缝周围未融化的母材在加热和冷却过程中，

8、发生了显微组织和力学性能变化的区域称为热影响区（HAZ）。此区域与焊缝不同，主要发生物理冶金过程。由于HAZ中各点距焊缝的远近不同，所经受的最高温度和高温停留时间也不同，将发生不同的组织转变，必影响其性能变化。焊接接头主要由焊缝、热影响区、母材组成。焊缝与热影响区之间有一薄层过渡区，称为熔合区。焊接熔池：熔焊时，在热源的作用下母材