论文部分内容阅读
喷射成形是一种通过减小金属熔体尺寸从而使得金属快速凝固获得高性能坯料的新型高性能材料制备技术。喷射成形工艺中，雾化熔滴尺寸的大小是衡量沉积坯料质量好坏的一个主要标准，细化熔滴尺寸是气雾化技术领域研究的热点。根据气体具有的能量正比于其速度的平方这一依据，本研究提出对气流进行加热提高气流的能量从而提高其速度，进而细化熔滴这一新思路，通过模拟实验、实验测量、机理分析等手段，展开了对加热气流技术的研究。为了研究加热气体的流场，本文根据雾化器的实际尺寸建立了相应的几何模型，并对其进行网格划分，最后对雾化气体进行相应的流场模拟。通过模拟计算发现，气流速度由最初室温条件下的459m/s增加到150℃时的547m/s，气流速度增加将近20%；气流的出口处压强由室温条件下的0.5MPa增加到150℃时的0.71MPa；且雾化器下方同一位置处气流温度随着入口气流温度的增加而增加。根据已有知识推断气流温度的增加会细化雾化液滴的尺寸。经过理论计算发现，雾化气体温度控制在室温、50℃，100℃，150℃时，雾化气体的速度分别为：489m/s、506m/s、542m/s和570m/s，相对室温条件下，分别提升了3.4%、9%、17%。同时得出颗粒尺寸在15μm~150μm之间，控制温度越高颗粒尺寸越细小。设计组装气体加热装置，经测量可知，加热装置的最大控制温度可达250℃，满足实验150℃的要求。将其安装在喷射成型设备上，并且在上述基础上，针对不同加热温度条件下进行雾化实验，并对不同条件下得到坯料取金相，分析可知：气流被加热到室温、50℃、100℃、150℃时，颗粒尺寸分别为60μm、57μm、54μm和51μm，与未加热条件下相比，晶粒尺寸分别减小4.2%，10%、14.2%，且颗粒尺寸分布更加均匀，颗粒形状变得更加圆整。