急冷快速凝固條件下金屬空心微球的形成規(guī)律.pdf

1、金屬空心微球具有多種優(yōu)于常規(guī)材料性能,成為新材料開發(fā)的熱點,但存在制備工藝復雜、成本高及金屬鍍層不理想等問題。針對以上問題,本文采用快速凝固法獲得Ni-Pb空心微球,研究剪切速率和合金成分對成球率、空心率、單孔率及微球形貌的影響,以揭示Ni-Pb空心微球形成機制。研究結果表明：在剪切速率dv/dy為1.30×105s-1、1.79×105s-1和2.26×105s-1條件下,Ni100-xPbx(x=3,5,8,10,wt％)均可獲得粒

2、徑為70μm～800μm的空心微球,成球率約為40%～80%。當Pb含量一定,剪切速率增大時,成球率呈先增大后減小的趨勢。當剪切速率一定,Pb含量增大時,成球率變化同上。在成分一定條件下,隨剪切速率增大,空心率、單孔率均先增大后減小。大粒徑微球發(fā)生了“不規(guī)則多孔→圓整單孔→不規(guī)則多孔”的轉變；小粒徑微球以單孔居多且球殼圓整,球殼組織為均勻細小的等軸晶。在剪切速率一定條件下,隨Pb含量增加,空心率呈遞減趨勢,單孔率先增大后減小。大粒徑微球

3、亦發(fā)生了“不規(guī)則多孔→圓整單孔→不規(guī)則多孔”的轉變；小粒徑微球仍以單孔居多且球殼圓整。氣體進入液滴形成空心微球的過程是：氣體在外界紊動氣體壓力下進入金屬液滴；在表面張力和氣體壓力作用下氣泡最終被包覆在液滴內部形成閉孔結構；氣泡在marangoni對流作用下向液滴中心遷移,最終移至中心,經快速凝固形成空心微球。影響空心微球形成的因素有剪切速率、熔體過熱度、氣體壓力、表面張力、冷速、熔點及粘度。剪切速率、熔體過熱度和氣體壓力影響熔體紊亂度,