《傅老师昆明会议胶片》由会员分享，可在线阅读，更多相关《傅老师昆明会议胶片（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,凝固科学技术与材料发展,1,2,3,多晶 单晶 微晶 纳米晶 非晶,4,5,材料成形加工：机械、能源、交通、石化、冶金支柱产业的 基础 制造业，特别是基础装备制造业的基础 90%以上金属结构材料经铸造、锻压、焊接加工成形，所有铸 件、锻坯、焊材均需经过“凝固过程”。 中国铸件年产量1200万吨，世界第二，质量不高。优质铸件仅 20.7%（美国40.7%），航空航熔模精铸，世界销售额52.3亿美元，美国占47.4%(24.8亿)，中国占3.4%(1.8亿)。预计2005 年仅重型矿山机械国内消费量408亿元。其中大型铸 、锻件35万吨，我国铸件重量平均比国外重10%20% 。,蓬 勃 发 展
2、 的 典 型 凝 固 科 学 技 术,6,第一个三峡水轮机叶轮从加拿大进口 （重430吨；960万美元）,7,8,9,消除横向/完全消除晶界 晶体沿001特定方向生长 提高初熔温度及固熔处理窗口温度，增加数量并细化 提高性能，提高使用温度,典型定向及单晶叶片,10,11,The Change of Size with GV,12,13,Nd-Fe-B图,定向组织的磁畴400 HRS法定向组织与VW的关系 50 合金：Nd16Fe74.5B9.5 GL=200C/cm； 白相：Nd2Fe14B 取样位置：中部； 黑相：富Nd相 处理：电解抛光 T定1200C,14,15,Al2O3 / MPa,
3、16,17,18,19,2002年北京有色金属研究院研制成功18英寸直拉单晶，进入世界领先行列,图 光学晶体CaF2(左1:220150mm). (该照片由北京东海仪表材料研究所提供),20, 控制液/固界面温梯，获平界面，防止胞晶生长，引入缺陷 控制生长过程溶质分凝，降低偏析 防止生长中额外形核，获得大尺寸单晶 降低晶体中应力，减少孪晶，位错等缺陷,西工大凝固技术国家实验室生长的晶体,CdZnTe,HgMnTe和CdMnTe晶体,旋转坩埚定向凝固,21, 慢速下生长过程中温场，溶质场，流场，界面速率，环境参量长时 间高精确，高稳定性中的科学问题。 界面棱面结构与平面生长形态对环境扰动的响应规
4、律。 温度梯度，浓度梯度引起的微区对流，坩埚旋转引起的强迫对流及重 力场下的自然对流与热量、质量、动量输运过程的耦合机制及影响。 界面微观结构及微观生长机制（台阶运动，位错产生与传播）的研究。 晶体生长中，微观缺陷形成机制与宏观控制中的科学问题 。,22,快 速 凝 固,冷却速率大于103104k/s，凝固速度大 于1cm/s的凝固过程。 明显非平衡效应。（界面特征，溶质分凝， 传热传质条件，热物理性质等）,40,23,24,快速凝固非平衡效应非平衡材料,如美国联信公司用melt Spining快凝技术生产10m/m宽非晶带材94年达4万吨/年,25,26, 激光快速熔凝成形技术。 合金粉末层
5、层堆积并利用计算机辅助设计及控制外形进 行快速熔凝成形为各种复杂构件/毛坯件。 美国GE公司用激光快速熔凝成形的Ti6Al4V合金直接 制备的331.4米的大型飞机零件，平均冷速可达场 104105k/s。(节约原材料，节约工时) 西工大凝固实验室激光快速熔凝成形加工的高温合金及 不锈钢零件。,27,镍基高温合金激光快速成形试验件 Laser Rapid Forming Components of Ni-base Superalloy,28,将熔体雾化为微滴再喷射成形材料成形的前沿技术 离心或超声雾化使微滴冷速达105k/s；减小偏析、细 化晶粒、提高性能。,29,Cu-5.0wt pet N
6、i 合金两种不同凝固工艺的微观组织比较,深过冷凝固,30,31,指在某些特殊条件或特殊环境下，区别于一般公认常规条件下的凝固过程。 诸如: 空 间 环 境 下 强电脉冲作用下 超重力场作用下 高 压 环 境 下 电 磁 场作用下 其它特殊条件下,凝固过程,32,重力是系统中引起自然对流的重要驱动力之一。常规重力场下熔体对流铸件及晶体中缺陷： 成分不均匀性及结构不完整性偏析、位错、空洞、杂晶、条带等。,33,利用微重力，制备难混溶偏晶合金是当前微重力技术应用于材料领域的一个重要方面，可能发展出一系列新的合金材料，而过去在地面由于不混溶或比重差异导致合金严重分层。 如图是西工大空间材料研究所利用电
7、磁悬浮及落管所获的Cu-Co合金的凝固组织。,34,凝固科学技术发展展望,35,1、充分认识凝固科学与技术的综合性,36,不断涌现的新材料，不断提出的新凝固加工技术。 解决材料制备中的关键技术 涌现新的现象和问题 导致凝固科学与技术创新。,2、紧 密 结 合 材 料 发 展 需 求,3、加强新兴与超常凝固过程的研究开发,从传统合金、金属/非金属间化合物、各类复合材料人工晶体、纳米、超导、非晶、功能与结构陶瓷的凝固加工特有的凝固规律丰富凝固科学与技术。,37, 凝固过程与凝固组织的多样性与复杂性，控制的难度与适 时，均要求大力发展模拟仿真技术。 计算凝固科学已成为分析、预测和控制的重要手段及方法
8、。 材料与工艺结合-过程与组织结合-宏观与微观结合。 凝固科学与工程应用的重要组成及技术关键。,4、注意凝固过程模拟仿真的研究发展,38,5、关注大凝固科学的诞生,39,凝固加工工程新材料发展及其加工制备领域重要组成 重点： 高性能、高纯净、复合化、精细化、环境友好，过程精确控制。 高性能钢铁合金，先进铝、钛、高温合金，金属间化合物、金属 与陶瓷基复合材料，特种人工晶体，超导及功能材料。 更先进，更科学，更定量的凝固加工工艺技术，特别是新兴特殊、 极端条件的凝固技术。,40,凝固科学理论凝聚态物理及材料科学的重要组成 重点： 熔体结构与相转变的热力学与动力学 非平衡凝固效应 界面动力学 相选择 组织选择 包晶生长规律 晶体生长取向规律及控制原理 对流效应（宏区/微区） 多物理场中的凝固 多元多相合金凝固规律 凝固缺陷形成机制， 数值模拟仿真,41,谢 谢,
