噴射沉積法是制備高性能鎂合金的有效工藝，合金材料的各項(xiàng)性能都得全面的提升，并可制備任何成分的合金，提高合金化元素濃度，為新型鎂合金和高性能鎂合金的研發(fā)和應(yīng)用開辟了廣闊的前景，合金中還可以含一些非常規(guī)的合金化元素，它們形成的金屬間化合物和細(xì)微的彌散相粒子，可使合金具有優(yōu)異的力學(xué)性能和抗腐蝕性能。

    美國(guó)加州大學(xué)歐文分校拉弗尼亞等是最早從事鎂合金噴射沉積成形和擠壓材料研究的科學(xué)家，他們對(duì)含有Mn、Ca、RE等的噴射沉積Mg-Al-Zn-X系合金的力學(xué)性能作了研究，發(fā)現(xiàn)它們的各項(xiàng)性能均比傳統(tǒng)合金的高得多。也有關(guān)于Mg-Al-Zr和Mg-Zn-Zr系合金噴射成形材料的研究顯示：LDC Mg5.6Zn0.3Zr合金和LDC Mg8.4Al-0.2Zr合金的強(qiáng)度與時(shí)效狀態(tài)ZK60合金和AZ80合金相當(dāng)?shù)耐瑫r(shí)卻具有更好的塑性。因?yàn)長(zhǎng)DC合金會(huì)在擠壓過程中發(fā)生再結(jié)晶，晶粒細(xì)化到5μm；而LDC Mg-Al-Zr合金甚至在413℃/5h固溶處理和205℃/20h人工時(shí)效后，晶粒也未粒化，因?yàn)楹辖鹬写嬖诖罅糠€(wěn)定的細(xì)小沉淀相Al3Zr。

    Mg-Al-Zn-Nd合金噴射沉積合金的性能

    噴射沉積工藝能明顯提高稀土鎂合金的性能，它們的晶粒細(xì)小，組織均勻，抗拉強(qiáng)度Rm比鑄錠冶金材料的高17%，屈服強(qiáng)度高28%，伸長(zhǎng)率A增長(zhǎng)8.5個(gè)百分點(diǎn)。WE54合金噴射沉積材料晶粒為10μm~30μm，遠(yuǎn)小于鑄錠冶金的。沉積錠坯中從中層到上層的組織均勻，晶粒為約20μm的等軸晶，上層頂面晶粒最細(xì)。底部的晶粒粗，越接近底部越粗些。噴射沉積WE54合金為等軸晶組織，平均尺寸為20μm，孔隙度≤5%。

    噴射沉積鎂合金QE22與相應(yīng)的鑄造合金相比，晶粒細(xì)小，組織均勻，無(wú)宏觀偏析，強(qiáng)度提高40%，伸長(zhǎng)率增加3~10個(gè)百分點(diǎn)，抗蝕性上升1/3，沉積坯孔隙率4.4%，含氫量可低到2PPM，只有鎂粉氫含量的1/6.5。

    氣體霧化及噴射沉積鎂合金的性能

    氣體霧化及噴射成形鎂合金的性能見下表，如未作說(shuō)明，則材料為擠壓狀態(tài)的。在合金前面的LDC-動(dòng)態(tài)壓實(shí)，SF-噴射成形，Ca-鑄造，GA-氣體霧化。德國(guó)圖克勞斯撒爾（Tu-Clausthal）材料研究所對(duì)鎂合金氣體霧化沉積工藝作了深入的研究，采用感應(yīng)加熱不銹鋼坩堝煉鎂合金，以感應(yīng)加熱導(dǎo)流管將熔體導(dǎo)入霧化器噴嘴，用高速高壓氣流霧化。

    噴射沉積技術(shù)不僅用于生產(chǎn)傳統(tǒng)鎂合金如高溫合金WE54（工作溫度可達(dá)300℃）、抗蠕變砂型鑄造鎂合金QE22、壓鑄合金AS21和高溫壓鑄合金AE42，還可用于制備和開發(fā)新的鎂合金如Mg-Al-Ca、Mg-Al-Ca-Si合金等。在噴射沉積制備鎂合金時(shí)應(yīng)特別注意安全，可向隋性保護(hù)氣體中加入1V0.1%氧鈍化處理粉末，以防噴射沉積過程液滴和過噴粉末自燃，同時(shí)為了安全處理過噴粉末，需要在生產(chǎn)后對(duì)粉末再鈍化處理一次。

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責(zé)任編輯：龐雪潔

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