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(diǎn),但存在制備工藝復(fù)雜、成本高及金屬鍍層不理想等問題。針對(duì)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(duì)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(jī)制。研究結(jié)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(dāng)Pb含量一定,剪切速率增大時(shí),成球率呈先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)剪切速率一定,Pb含量增大時(shí),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(zhuǎn)變；小粒徑微球以單孔居多且球殼圓整,球殼組織為均勻細(xì)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(shì),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(zhuǎn)變；小粒徑微球仍以單孔居多且球殼圓整。氣體進(jìn)入液滴形成空心微球的過程是：氣體在外界紊動(dòng)氣體壓力下進(jìn)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(nèi)部形成閉孔結(jié)構(gòu)；氣泡在marangoni對(duì)流作用下向液滴中心遷移,最終移至中心,經(jīng)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(diǎn)及粘度。剪切速率、熔體過熱度和氣體壓力影響熔體紊亂度,