国内外凝固科学技术的研究现状与发展趋势
凝固科学在材料工程中的应用前景
凝固科学在材料工程中的应用前景凝固科学是研究材料在高温下从液态向固态转变的学科，是现代材料工程中非常重要的一个研究领域。
凝固过程对材料的内部结构、组织性能、功能性能等都有着重要影响，因此凝固科学的应用前景在材料工程领域具有巨大的潜力。
首先，凝固科学在金属材料工程方面有着广泛的应用。
金属材料是工程领域中最重要的材料之一，而其内部结构和组织则对材料的性能起着关键作用。
凝固过程是金属材料形成的关键过程之一，控制凝固方式和条件可以有效调控金属材料的晶粒大小、形状、有序度等特性，从而影响材料的强度、塑性、导电性等性能。
例如，通过控制凝固速度，可以得到细小的晶粒，从而提高金属材料的强度和韧性。
此外，凝固科学还可以帮助优化金属非均匀成分的分布，提高材料的化学稳定性和耐腐蚀性。
因此，凝固科学在金属材料的合金设计、熔融态复合材料的制备、高强度金属材料的开发等方面具有重要应用前景。
其次，凝固科学在半导体材料工程方面也有着广泛的应用。
半导体材料是现代电子技术的重要基础材料，而其电子结构和能带结构则决定了半导体材料的导电性、光电性等特性。
凝固科学可以通过控制凝固速度和凝固方式，调控半导体材料的晶粒大小和晶面取向，从而优化半导体材料的晶体缺陷和界面特性，提高材料的电子迁移率、光电转换效率等关键性能指标。
此外，凝固科学还可以通过控制凝固过程中添加剂的溶解度和分配系数，调整杂质、掺杂物在半导体材料中的分布和浓度，实现对电学和光学性能的调控，为半导体材料的器件应用提供基础。
因此，凝固科学在半导体材料的制备、器件性能的提升等方面具有广阔的应用前景。
此外，凝固科学还在新材料研究和创新中扮演着重要角色。
随着科学技术的不断发展，人们对新型材料的需求越来越迫切。
凝固科学可以通过调控凝固过程中的凝固速度、温度场、界面相互作用等因素，实现对新材料内部结构和组织的精确设计和控制，从而获得具有特定性质和功能的新材料。
例如，通过调控凝固过程中的温度和溶剂含量，可以制备出具有高度有序排列结构和多孔性的材料，从而实现了高效的吸附和催化性能。
2024年血凝仪市场发展现状
2024年血凝仪市场发展现状简介血凝仪是一种用于检测血液凝固功能的仪器，广泛应用于临床医学和研究领域。
随着现代医学技术的发展，血凝仪市场在过去几年中呈现出持续增长的趋势。
本文将探讨血凝仪市场的发展现状，并分析其主要驱动因素和面临的挑战。
市场概述据市场调研公司的数据显示，全球血凝仪市场规模在近几年呈现稳定增长。
2019年，全球血凝仪市场规模达到XX亿美元，预计到2025年将增长至XX亿美元。
市场规模的增长主要受益于临床医学领域对血凝功能检测需求的增加。
主要驱动因素1. 人口老龄化随着全球人口老龄化问题的日益突出，心脑血管疾病等与血凝功能相关的疾病发病率也呈现上升趋势。
这进一步推动了血凝仪市场的需求增长，促使各国加强对血凝功能的检测和治疗。
2. 技术进步血凝仪市场的增长也得益于技术的不断创新和进步。
新一代的血凝仪具有更高的灵敏度和准确性，能够快速、精确地检测血液的凝固功能。
同时，随着自动化技术的发展，血凝仪的使用更加方便、快捷，提高了工作效率。
3. 医疗投资增加全球范围内医疗保健投资的增加也为血凝仪市场提供了机遇。
各国政府和医疗机构对提高医疗服务质量的需求增加，进一步推动了血凝仪的市场需求。
面临的挑战1. 市场竞争激烈血凝仪市场竞争激烈，主要企业之间的竞争主要集中在技术创新、产品质量和价格方面。
新进入者在市场上面临着巨大的竞争压力，需要具备高品质、高性能的产品才能在竞争中取得优势。
2. 产品价格高昂血凝仪的价格相对较高，限制了一部分中小医疗机构的购买能力。
这对于市场的发展产生了一定的制约作用。
降低产品价格，提高性价比对于开拓市场具有重要意义。
3. 标准不统一目前，全球各国对于血凝仪的监管标准存在差异，这给企业的产品开发和市场准入带来了一定的困扰。
标准统一将有利于推动血凝仪市场的发展和全球贸易的便利化。
总结血凝仪市场在人口老龄化、技术进步和医疗投资增加等因素的推动下，呈现出持续增长的趋势。
然而，市场竞争激烈、产品价格高昂和标准不统一等问题也对市场的发展构成一定的挑战。
凝固技术的发展趋势
凝固技术的发展趋势
随着技术的不断进步，凝固技术也在不断发展和改进。
以下是凝固技术的一些发展趋势：
1. 新材料的应用：凝固技术正在不断探索和应用新的材料，如纳米材料、复合材料等。
这些新材料具有更好的性能和特性，能够用于制造更高质量和更具创新性的产品。
2. 3D打印的发展：凝固技术与3D打印技术结合，可以实现更高程度的定制化制造。
通过3D打印，可以打印出复杂形状的零件和产品，提高生产效率和减少材料浪费。
3. 自动化和智能化：凝固技术的自动化程度越来越高，生产过程更加智能化。
通过使用先进的传感器和控制系统，可以实时监测和调整凝固过程，提高产品质量和一致性。
4. 环保和可持续性：凝固技术的发展也注重环保和可持续性。
新的凝固技术正在研究和应用可再生材料和绿色能源，以减少对环境的影响。
5. 快速凝固技术：以往的凝固过程可能需要较长的时间，但现在的凝固技术正朝着更快速的方向发展。
快速凝固技术可以提高生产效率，并且有助于制造复杂的零件和产品。
6. 凝固过程的仿真和优化：凝固技术的发展还包括凝固过程的仿真和优化。
借助计算机模型和仿真软件，可以预测和优化凝固过程的结果，提高产品的质量和性能。
总体来说，凝固技术的发展趋势是向着更高效、更精确、更环保和更智能的方向发展。
这些发展将推动制造业、材料科学和其他相关领域的创新和进步。
定向凝固技术
定向凝固技术1、定向凝固的研究状况定向凝固成形技术是伴随高温合金的发展而逐渐发展起来的，是在凝固过程中采用强制手段，在凝固金属和未凝固熔体中建立起特定方向的温度梯度，从而使熔体沿着与热流相反的方向凝固，以获得具有特定取向柱状晶的技术。
定向凝固技术很好的控制了凝固组织的晶粒取向，消除横向晶界，提高了材料的纵向力学性能，因而自美国普拉特·惠特尼航空公司采用高温合金定向凝固技术以来，这项技术得到广泛的应用。
1.1定向凝固理论的研究定向凝固理论的研究，主要涉及定向凝固中液-固界面形态及其稳定性，液-固界面处相变热力学、动力学，定向凝固过程晶体生长行为以及微观组织的演绎等，其中包括成分过冷理论、MS 界面稳定性、线性扰动理论、非线性扰动理论等。
从Chalmers[1]等的成分过冷理论到Mullins[2]等的界面稳定动力学理论(MS理论)，人们对凝固过程有了更深刻的认识。
下面主要分析一下成分过冷理论和界面稳定性理论。
（1）成分过冷理论成分过冷理论是针对单相二元合金凝固过程界面成分的变化提出的，如对于平衡分配系数小于1的合金在冷却下来时，由于溶质在固相和液相中的分配系数不同，溶质原子随着凝固的进行，被排挤到液相中去，并形成一定的浓度梯度，与这种溶质梯度相对应的液相线温度与真实温度分布之间有不同的值，其差值大于零时，意味着该部分熔体处于过冷状态，有形成固相的可能性而影响界面的稳定性。
Chalmers等人通过分析得出了成分过冷的判据，确定了合金凝固过程中固液界面前沿的形态取决于两个参数：GL/v和GL·v，即分别为界面前沿液相温度梯度和凝固速度的商和积。
前者决定了界面形态，而后者决定了晶体的显微组织（即枝晶间距或晶粒大小）[3]。
成分过冷理论能成功的判定无偏析特征的平面凝固的条件，避免胞晶或枝晶的生成。
但是成分过冷理论只考虑了温度梯度和浓度梯度这两个具有相反效应的因素对界面稳定性的影响，忽略了非平面界面的表面张力、凝固时的结晶潜热及固相中温度梯度等的影响。
国内外钛合金研究的发展现状及趋势
国内外钛合金研究的发展现状及趋势钛合金作为一种重要的结构材料，具有低密度、高强度、良好的耐腐蚀性和优异的高温性能等特点，因此在航空航天、汽车制造、医疗器械和能源领域等众多领域有着广泛的应用。
随着技术的进步和需求的增加，钛合金研究正不断取得新的突破，呈现出以下发展现状和趋势。
一、国内外钛合金研究的发展现状1.1 国内发展现状我国钛合金研究始于20世纪50年代末，经过几十年的发展，已经取得了显著成果。
目前，我国已经建立了一批具有国际领先水平的钛合金研发和生产基地，如中国航空工业集团公司、中国船舶重工集团公司等。
同时，我国还建立了完善的钛合金材料标准体系和质量监测体系，提高了钛合金材料的质量和可靠性。
1.2 国外发展现状国外钛合金研究起步较早，已经形成了较为完善的产业体系。
美国、俄罗斯、日本和欧洲等国家和地区在钛合金研究和应用方面具有很强的实力。
这些国家和地区在钛合金材料制备、加工和应用等方面积累了丰富的经验，并取得了一系列重要的科研成果。
二、国内外钛合金研究的发展趋势2.1 新材料的研发随着科技的进步，越来越多的新材料被应用于钛合金领域。
例如，纳米材料、复合材料和多功能材料等，这些材料具有更好的性能和更广泛的应用前景。
因此，未来的钛合金研究将更加注重新材料的研发，以提高钛合金的性能和应用范围。
2.2 制备技术的创新钛合金的制备技术是钛合金研究的重要方向之一。
当前，粉末冶金、熔体冶金和快速凝固等制备技术已经取得了一定的成果。
未来，钛合金研究将更加注重制备技术的创新，以提高钛合金的制备效率和质量。
2.3 加工技术的改进钛合金的加工技术对于提高钛合金的应用性能至关重要。
目前，锻造、轧制、拉伸和挤压等加工技术已经得到广泛应用。
未来，钛合金研究将更加注重加工技术的改进，以提高钛合金的加工性能和产品质量。
2.4 应用领域的拓展随着技术的发展和需求的增加，钛合金在航空航天、汽车制造和医疗器械等领域的应用将越来越广泛。
喷射成形快速凝固技术制备高性能钢铁材料的研究进展(一)——喷射成形技术的原理、特点及发展现状
第 ２期
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２１ ０ ２年 ３月
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喷射 成 形快 速 凝 固技 术 制备 高性 能钢 铁 材料 的研 究进展 （ ） 一
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喷射 成 形 技 术 的原 理 、 特点 及 发 展 现 状
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喷射 成形 ， 也称 喷射 铸造 或喷射 沉积 ， 一种 是 先进 的快 速凝 固近 终形材 料制 备技 术 。它将 金属 熔体 雾化 和沉 积 成 形 两个 过 程 合 为 一体 ， 可直 接
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凝固科学与工程
凝固科学与工程凝固科学与工程是研究物质从液态到固态的变态过程以及该过程的调控与应用的一个学科，广泛应用于材料科学、能源研究、制药工业等领域。
在这篇文章中，我们将从以下几个步骤来阐述凝固科学与工程的应用和意义。
第一步：凝固基础理论凝固科学与工程中的基础理论是研究物质从液态到固态过程中的物理、化学和数学规律。
例如，熔体温度、冷却速度、晶核形成、晶体生长等问题。
了解凝固基础理论可使科学家和工程师更好地了解物质固化过程中所发生的基本原理。
第二步：凝固技术应用在材料科学领域凝固科学与工程在材料科学领域中具有重要的应用。
在金属、合金、高温陶瓷、玻璃等材料的制备过程中，凝固过程是至关重要的。
通过应用凝固科学的原理，研究固化的材料的物理、化学和机械性能等关键参数，将有助于优化材料的制备过程。
第三步：凝固技术在能源研究中的应用在能源研究领域，凝固科学与工程的应用也越来越广泛。
一些新型能源设备，例如太阳能电池板、热电材料等，都需要涉及凝固技术。
凝固科学与工程可以帮助科学家和工程师设计、开发和制造更高效的新型能源设备。
第四步：凝固技术在制药工业中的应用凝固科学与工程在制药工业中也有广泛应用。
例如，制药工业可借助凝固科学的方法制备出纯度更高、含量更稳定的药物晶体，同时提高制药效率和降低成本。
因此，凝固科学与工程的应用可提供制药工业更加可靠和有利的环境。
总之，凝固科学与工程的应用具有广泛的意义，主要体现在材料科学、能源研究和制药工业三个方面。
科学家和工程师们将通过应用凝固科学的知识和技术，制造出更高性能、更节能、更经济的新型材料和设备，在学术上和经济上都将取得显著的成果。
定向凝固技术及其运用
定向凝固技术能够减少 材料浪费，降低生产成
本。
该技术适用于多种材料， 如金属、陶瓷等，具有
广泛的适用性。
挑战
技术门槛高
定向凝固技术需要专业的设备和熟练的操作 人员，增加了技术门槛。
成本高
由于需要高精度的设备和专业的操作人员， 导致定向凝固技术的成本较高。
生产周期长
由于定向凝固技术的生产过程较为复杂，导 致生产周期相对较长。
降低能耗和减少废弃物排放，推动定向凝固技术的可持续发展。
03
跨学科融合
定向凝固技术涉及到材料科学、物理学、化学等多个学科领域，未来将
加强跨学科的交流与合作，促进定向凝固技术的创新发展。
05
定向凝固技术的前沿研究与最新进展
前沿研究
定向凝固技术的基本原理
定向凝固技术是一种先进的金属材料制备技术，通过控制金属材料的凝固过程，实现材料 的定向生长和组织控制。目前，研究者正在深入研究定向凝固技术的基本原理，包括凝固 过程中的传热、传质和流动等机制，以期进一步优化材料的性能。
特点
可制备单向组织材料， 可实现材料的轻量化、 具有优异的力学性能。 小型化和高效化。
可用于制备高性能的 金属基复合材料和陶 瓷基复合材料。
发展历程
01
02
03
04
20世纪50年代
定向凝固技术初步发展，主要 应用于制备单晶材料。
20世纪60年代
定向凝固技术逐渐成熟，开始 应用于航空航天领域。
20世纪70年代
定向凝固技术的工业应用
随着技术的成熟和进步，定向凝固技术已经逐渐从实验室走向工业化应用。目前，定向凝固技术已经在 汽车、航空航天、能源和轨道交通等领域得到广泛应用，为现代工业的发展提供了重要的技术支持。
快速凝固技术国内外发展及其应用
快速凝固技术国内外发展及其应用1.快速凝固技术国内外发展随着对金属凝固技术的重视和深入研究,形成了许多种控制凝固组织的方法,其中快速凝固已成为一种具有挖掘金属材料潜在性能与发展前景的开发新材料的重要手段,同时也成了凝固过程研究的一个特殊领域。
快速凝固的概念和技术源于20世纪60年代初Duwez等人的研究，他们发现某些共晶合金在平衡条件下本应生成双相混合物，但当液态合金以足够快的冷却速度凝固合金液滴被气体喷向冷却板时，则可能生成过饱和固溶体、非平衡晶体，更进一步生成非晶体。
上述结果稍后被许多研究结果所证实，而且由此发现一些材料具有超常的性能，如电磁、电热、强度和塑性等方面的性能，出现了用于电工、电子等方面的非晶材料。
20世纪70年代出现了用快速凝固技术处理的晶态材料，80年代人们逐渐把注意力转向各种常规金属材料的快速凝固制备上，90年代大块非晶合金材料的开发与应用取得重大进展。
快速凝固技术是目前冶金工艺和金属材料专业的重要领域，也是研究开发新材料手段。
快速凝固一般指以大于510～610K/s的冷却速率进行液相凝固成固相，是一种非平衡的凝固过程，通常生成亚稳相(非晶、准晶、微晶和纳米晶)，使粉末和材料具有特殊的性能和用途。
由于凝固过程的快冷、起始形核过冷度大,生长速率高,使固液界面偏离平衡,因而呈现出一系列与常规合金不同的组织和结构特征。
加快冷却速度和凝固速率所起的组织及结构特征可以近似地用图1来表示。
从上图我们不难看出，随着冷却速度的加快，材料的组织及结构发生着显著的变化，可以肯定地说，它也将带来性能上的显著变化[1]。
快速凝固技术得到的合金具有超细的晶粒度，无偏析或少偏析的微晶组织，形成新的亚稳相和高的点缺陷密度等与常规合金不同的组织和结构特征。
实现快速凝固的三种途径包括：动力学急冷法；热力学深过冷法；快速定向凝固法。
由于凝固过程的快冷，起始形核过冷度大，生长速率高，使固液界面偏离平衡，因而呈现出一系列与常规合金不同的组织和结构特征。
金属材料凝固过程研究现状与未来展望
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金属材料凝固过程是材料学领域的重要研究内容。
快速凝固技术在钛合金材料的应用及发展趋势
快速凝固技术在钛合金材料中的应用和发展趋势摘要介绍了快速凝固技术的技术特点及性能特征，综述了惰性气体雾化法、喷射沉积法、激光表面重熔快速凝固法、等方法工艺制备钛合金。
最后总述了快速凝固技术在铝合金中应用存在的不足和发展前景。
关键词:快速凝固；钛合金；性能快速凝固技术自1960年由美国加州理工学院的杜韦(Duwez)等开创以来，由于能极大地改善某些材料的组织和性能，得到了迅速发展。
目前，在多种铝合金、钛合金、镁合金以至多种铁、镍基合金等方面都先后引入了快速凝固技术，它已经成为研制本世纪各个工业和技术部门急需的新型合金材料的一项重要技术[1]。
快速凝固是指通过对合金熔体的快速冷却(103~106 K/s)或非均质形核被抑制,使合金在很大的过冷度下发生高生长速率( 1~100 cm/s) 的凝固。
快速非平衡凝固通过控制凝固过程对平衡偏离的程度所产生的非平衡效应,不仅可以减小偏析、扩大亚稳固溶度、细化组织、形成新的亚稳相,还发展了非晶、准晶、纳米晶新材料[2]。
基于快速凝固材料这些特殊的性质和优点,研究钛合金快速凝固技术就显得十分必要。
1、快速凝固钛合金的性能与作用由于钛合金本身的限制,加之国内外对钛合金研究相对较晚, 其快速凝固技术的应用比其他合金较为落后。
但通过多年的研究探索,许多国内外学者已成功的将快速凝固技术应用于钛合金生产,丰富了钛合金的生产工艺, 改善了钛合金产品的性能。
钛及钛合金的研究及快速凝固有如下作用[3]：(1)细化β晶粒( 2)改善合金组织试验过程中发现,快速凝固的Ti-6%Al-4%V合金经高温退火后,片状α聚集体发生等轴化,这种组织形态上的变化将大大改善合金的低周疲劳性能；(3)减少或消除偏析改善力学性能目前快速凝固技术在钛合金的主要应用是: ①利用激光技术进行材料表面改性及合金化；②利用快速凝固技术制取合金粉末；③利用快速凝固技术制取低维合金；④利用喷射成形技术制备大尺寸快凝材料及复合材料。
凝固技术绪论资料.
凝 固 过 程 的 研 究 对 象 和 方 法
效 能
合
成
性
/
质
制
备 结构/成分
凝固过程的研究方法
• 数学解析方法：对于一个科学问题，如果能够用数学语言精确地进行描 述是科学工作者最高的追求，也是一门学科发展成熟的标志。数学解析 包括数学模型的建立和数理方程求解。在凝固过程中遇到的许多问题， 能够找到解析解的非常有限。因此，其它研究方法必不可少。
凝固过程理论的研究进展
凝固过程的理论研究大体上经历了三个阶段： • 50~60年代为经典凝固理论诞生期。在Chalmers指导下，Tiller, Jackson, Rutter等于50年代初期在对凝固界面附近溶质分布求解的基础上 提出了著名的成分过冷理论，首次将传质和传热因素耦合起来分析凝固过 程的组织形态问题。
钢锭的质量控制、连续钢锭的电磁搅拌、以提高质量、降 低原材料和能源消耗为目标的优质铸件理论与技术、快速凝 固技术、定向凝固技术、半固态铸造等先进工艺技术均在这 一时期诞生。
在发展各种技术的同时，人们积累了大量的凝固过程的数 据，又为凝固理论的深层次发展奠定了基础。
凝固过程理论的研究进展
• 最近的数十年间，凝固过程理论研究进入新的发展时期。由于积累了更 加精确的实验数据，人们逐渐发觉经典理论与实际凝固过程间的差异，意 识到经典理论的局限性，从而试图建立更加完善的理论体系。此外完善理 论的动力还来源于：在极端条件下的凝固如快速凝固和极低速凝固，及特 殊条件下的凝固如微重力凝固、超重力凝固和超高压凝固等试验研究成为 现实。原先在普通凝固过程中影响较小并在经典凝固理论中被忽略的因素 在上述凝固条件下却变成主要影响因素。为了解释这些新的实验现象，需 要建立新的理论模型；二是计算机技术的高速发展使得某些过去无法分析 和计算处理的问题的求解成为可能。
凝固技术国家重点实验室
凝固技术国家重点实验室访问学者制度第一条依据国家科学技术部颁发的《关于国家重点实验室建设与运行管理办法》，本着"开放、流动、联合、竞争"的原则，为加大开放力度，促进科技合作与交流，不断加强凝固技术国家重点实验室（以下简称凝固实验室）在凝固科学及相关领域的科学研究、人才培养、技术创新和学术交流等方面的优势，力争把实验室建设成为本领域国家公共研究平台并参与重大国际科技合作计划，凝固实验室面向国内外科研人员建立访问学者制度。
第二条访问学者制度是科技合作与交流的重要方式，高水平访问学者是实验室高水平科研队伍的重要补充，是衡量实验室对外开放水平的重要指标。
凝固实验室通过开放课题、联合申请国内外科研项目、参与实验室科研活动和访问讲学等多种方式，鼓励国内外高水平科研人员作为访问学者来实验室开展合作研究和学术交流。
第三条访问学者经费由实验室开放运行费支出，实行项目负责人制，单独核算，专款专用。
第四条凝固实验室接受西北工业大学以外各科研机构从事先进材料及其加工制备成形理论和技术研究的科学技术专家申请我室访问学者席位，申请者应具备以下基本条件：1.具有博士学位并从事相关领域科研工作2年以上。
2.国内科技专家具有副教授、副研究员以上专业技术职务，国外科技专家具有助理教授及其以上专业技术职务。
3.公开发表高水平学术论文10篇以上。
第五条凝固实验室实行访问学者联系人制度。
访问学者申请者应根据实验室的发展目标、研究方向和本人学术专长，与我室相关固定研究人员充分交流协商。
我室确定相关人员为申请者的联系人，该联系人负责相关事宜的联系并及时向实验室主任汇报。
访问学者在实验室生活工作期间的相关事宜也由该联系人具体负责。
第六条凝固实验室优先接收获得我室开放课题资助者来室作为访问学者开展合作研究，相关事宜详见《凝固技术国家重点实验室开放课题管理办法》。
实验室每年另外接收1～3名其它类型的访问学者，相关事宜由申请者和实验室协商确定。
喷射成形快速凝固技术制备高性能钢铁材料的研_省略_展_一_喷射成形技术的原理_特
Email： cscui@ iwt． unibremen． de 作者简介： 崔成松， 男， 工学博士， 主要从事快速凝固技术、 新材料开发及计算机模拟等方面的研究，
第2 期
崔成松等： 喷射成形快速凝固技术制备高性能钢铁材料的研究进展（ 一）
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气体雾化成细小液滴， 并喷射沉积到以一定方式 运动的基底表面。金属雾滴在雾化气流冷却作用 下快速凝固， 到达沉积表面时， 小尺寸的雾滴凝固 成为固体颗粒， 较大尺寸的雾滴仍保持液态， 而中 间尺寸的雾滴则含有一定比例液相 。这些凝固程 高速撞 度不同的大小雾滴被雾化气流加速运动， 击沉积表面， 随之在沉积表面附着、 铺展、 熔合， 逐 步沉积生长为一个金属实体。喷射成形把液态金 属的雾化和金属雾滴的沉积自然地结合起来 ， 能 以最少的工序直接从液态金属制取具有快速凝固 组织特征的高性能材料 （ 或半成品坯料 ） 。 通过 合理地设计沉积基底的形状和控制其运动方式 ， 可以制备圆锭、 管坯、 环坯、 板坯、 圆盘等不同形 状、 甚至不具简单对称形状的沉积坯。 如将金属 雾滴喷入具有一定形状的模具空腔里， 也可以获 。 得复杂形状的构件 1． 2 喷射成形的主要特点 1． 2． 1 喷射成形与热喷涂的区别 但它与热喷涂有 喷射成形的雏形是热喷涂，
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为解决金属粉末氧化以及致密化周期长的问 题， 英国 Swansea 大学冶金系 Singer 教授在 1968 年首次提出了喷射成形的技术思想 ， 称之为 Spray ［9 ］ rolling 。这种方法是将金属熔液喷射到旋转圆 筒上制成板状半成品， 随后直接轧制出金属薄带。 1974 年， Singer 教授的三个学生 Brooks、 Leatham 和 Coombs 创建了 Osprey 公司， 研制出了可制造
凝固科学与技术
凝固科学与技术凝固科学与技术是一门研究物质的凝固过程的学科，它涵盖了材料科学、物理学、化学、机械工程等多个领域。
凝固是物质从液态向固态转变的过程，它在自然界和工业生产中都有着广泛的应用。
从地球上的岩石到人类制造的各种材料，都与凝固有着密切的关系。
在凝固过程中，物质从液态到固态的转变涉及到相变、晶体生长、缺陷形成等多个方面。
这些过程的研究对于深入理解物质的结构和性质具有重要意义。
同时，凝固科学也为材料制备和加工提供了重要的理论指导和技术支持。
凝固科学与技术的研究内容非常广泛，可以分为基础研究和应用研究两个方面。
基础研究主要关注凝固过程中的物理、化学、数学等基本问题，例如相变、晶体生长、缺陷形成等。
应用研究则将凝固科学的理论成果应用于材料制备和加工等工业领域，例如铸造、焊接、单晶生长等。
在凝固科学与技术中，相变是一个非常重要的问题。
相变是指物质从一种状态转变为另一种状态的过程，例如从液态到固态、从固态到气态等。
相变过程中，物质的结构和性质会发生明显变化，因此对于相变过程的研究具有重要意义。
晶体生长是凝固科学中的另一个重要问题。
晶体是由原子或分子按照一定规律排列而成的周期性结构，它具有许多优异的性质，例如高强度、高硬度、高导电性等。
晶体生长是指晶体从小到大逐渐形成的过程，它对于制备高质量的晶体材料具有重要意义。
缺陷形成也是凝固科学中一个非常重要的问题。
在凝固过程中，由于各种原因，晶体中会出现各种缺陷，例如点缺陷、线缺陷、面缺陷等。
这些缺陷会影响晶体的性质和应用，因此对于缺陷形成机理和控制方法的研究具有重要意义。
除了基础研究之外，凝固科学与技术在材料制备和加工等领域也有着广泛应用。
铸造是凝固科学与技术中最为重要的应用之一。
铸造是指将熔融金属或合金浇注到模具中，使其冷却凝固而成的制造工艺。
铸造是制备大型零部件和复杂形状零件的主要方法之一，它在航空航天、汽车制造、机械制造等领域都有着广泛应用。
焊接也是凝固科学与技术中一个重要的应用领域。
快速凝固技术在新材料开发中的应用及发展
快速凝固技术在新材料开发中的应用及发展随着科学技术的不断发展，新材料的研发已成为各国科技竞争的重要领域之一。
而快速凝固技术作为一种重要的材料加工方法，被广泛运用于新材料的研发与生产中。
本文将从快速凝固技术的基本原理、在新材料开发中的应用及发展前景等方面进行探讨。
一、快速凝固技术的基本原理快速凝固技术是指在短时间内将材料从高温状态迅速冷却成固态的加工技术。
它的基本原理是利用高速冷却的方式，通过迅速凝固，使材料中的原子、分子或晶粒在固化的瞬间得以定向排列，从而形成具有特殊性能的材料组织结构。
快速凝固技术的应用能够有效地调控材料的微观结构，使得材料的性能得以显著提升。
二、快速凝固技术在新材料开发中的应用1. 金属材料快速凝固技术广泛应用于金属材料的研发中。
通过快速凝固，可以制备出具有高强度、高韧性和高导热性的金属玻璃材料。
快速凝固技术还可用于粉末冶金领域，制备出纳米级金属材料，如纳米晶金属、纳米晶合金等，具有优异的力学性能和耐磨性能。
2. 非金属材料除金属材料外，快速凝固技术还被广泛应用于非金属材料的开发中。
在聚合物材料方面，快速凝固技术可用于制备出高强度、高韧性的聚合物纳米复合材料，以及具有特殊功能的聚合物微球和纳米纤维等。
3. 其他材料快速凝固技术还被应用于电子材料、光学材料、生物材料等领域。
通过快速凝固技术，可制备出高性能的电子设备用单晶材料，以及具有特殊光学性能的非晶态光学材料。
三、快速凝固技术在新材料开发中的发展前景随着新材料领域的不断发展，快速凝固技术也在不断完善和拓展。
未来在新材料开发中，快速凝固技术将有着更广泛的应用前景。
1. 稀土金属材料随着对稀土金属材料需求的增加，快速凝固技术将成为制备高性能稀土金属材料的重要手段。
通过快速凝固技术，可以有效改善稀土金属的组织结构，提高其强度和塑性，满足高性能稀土金属材料在航空、航天、电子等领域的应用需求。
2. 生物医用材料在生物医用材料领域，快速凝固技术将有望应用于制备具有特定微观结构的支架材料、植入材料等。
凝固技术和凝固组织
凝固技术随着科学技术的发展，对凝固技术的重视和深入研究, 形成了许多种控制凝固组织的方法, 其中快速凝固技术，定向凝固技术，均衡凝固技术等已经取得了较快的发展。
这些新兴的凝固技术以其独特的方法在不同的方向都取得了很好的成果。
在金属，无机非金属，高分子材料中都有应用。
快速凝固快速凝固已成为一种具有挖掘金属材料潜在性能与发展前景的开发新材料的重要手段, 同时也成了凝固过程研究的一个特殊领域。
过去对凝固过程的模拟考虑了在熔融状态下的热传导和凝固过程潜热的释放，不考虑金属在型腔内必然存在的流动以及金属在凝固过程中存在的流动。
目前快速凝固技术作为一种研制新型合金材料的技术已开始研究了合金在凝固时的各种组织形态的变化以及如何控制才能得到符合实际生活、生产要求的合金。
着重于大的温度梯度和快的凝固速度的快速凝固技术，正在走向逐步完善的阶段。
快速凝固技术一般指以大于105K/s-106K/s的冷却速率进行液相凝固成固相，是一种非平衡的凝固过程，通常生成亚稳相(非晶、准晶、微晶和纳米晶)，使粉末和材料具有特殊的性能和用途。
快速凝固技术得到的合金具有超细的晶粒度，无偏析或少偏析的微晶组织，形成新的亚稳相和高的点缺陷密度等与常规合金不同的组织和结构特征。
由于凝固过程的快冷，起始形核过冷度大，生长速率高，使固液界面偏离平衡，因而呈现出一系列与常规合金不同的组织和结构特征。
快速凝固大致有气枪法，悬铸法，工作表面熔化与自淬火法，雾化法，喷射沉积法等。
气枪法：这种方法的基本原理是将熔解的合金液滴，在高压( >50 atm)惰性气体流(如Ar 或He)的突发冲击作用下，射向用高导热率材料(经常为纯铜)制成的急冷衬底上，由于极薄的液态合金与衬底紧密相贴，因而获得极高的冷却速度( >109℃/S) 。
这样得到的是一块多孔的合金薄膜，其最薄的厚度小于0.5~1.0 μm (冷速达109℃/S)。
旋铸法(chill block melt-spinning)。
凝固技术的发展与未来
凝固技术的发展与未来凝固技术的发展与未来料105 周俊峰109024404摘要：凝固是一种极为普遍的物理现象。
物质凡由液态到固态的转变一般都经历凝固过程，它广泛存在于自然界和工程技术领域。
介绍几种新型的凝固技术，展望新型凝固技术的未来发展趋势。
关键词：凝固、定向凝固、快速凝固、半固态凝固凝固是一种极为普遍的物理现象。
物质凡由液态到固态的转变一般都经历凝固过程，它广泛存在于自然界和工程技术领域。
从雪花凝结到火山熔岩固化，从铸锭的制造到工农业用铸件及历史文物中各类艺术铸品的生产，以及超细晶、非晶、微晶材料的快速凝固，半导体及各种功能晶体从液相的生长，均属凝固过程。
可以说几乎一切金属制品在其生产流程中都要经历一次或多次的凝固过程。
快速凝固快速凝固技术的原理：快速凝固指的是在比常规工艺过程中快得多的冷却速度下，金属或合金以极快的速度从液态转变为固态的过程。
要求金属与合金凝固时具有极大的过冷度。
快速凝固的特点：1、凝固速度快，从而可以使金属在液态中的溶解度得到扩大，这样是其材料的密度有所改变，材料各部位的组织更加的紧密，改变金属中各元素的所含比例，从而可以改变该材料的性质，使其达到某种用途的需求。
2、由于凝固的速度比一般铸造的快，这样得到的凝固结晶会更加的细小，晶粒的分布更加的均匀，一定程度减少了杂质的混入，提高材料的质量，由于晶粒组织的优化，该材料的力学，化学性质会得到提高，从而使其得到更广的运用。
3、由于快速凝固给材料带来的溶解度的扩大，更加精细的晶粒的析出，从而赋予了材料的高强度，高韧度，以及高耐腐蚀性。
这是快速凝固技术能在工业领域得到广泛运用的硬道理。
4、除了金属的快速凝固，还有一种快速凝固非晶态合金。
其特点和上类似，可以使材料具有极高的强度，硬度。
又因为其实处于非晶态，它在具有高强度的同时也具有较好的韧性。
同时，因为非晶态这种特殊形态，可以使材料具有良好的半导体性能，这是传统铸造方法所不能达到的。
2024年凝固剂市场发展现状
2024年凝固剂市场发展现状引言凝固剂是一种在液体中添加的化学物质，可以促进液体凝固或固化。
它在多个领域中得到了广泛应用，包括医疗、建筑、食品加工和环境保护等。
本文将重点介绍凝固剂市场的发展现状，并分析其趋势和前景。
市场规模和增长趋势凝固剂市场在过去几年中取得了快速增长。
根据市场研究公司的数据，全球凝固剂市场规模在2020年达到了XX亿美元，并预计在未来几年内将以X％的年复合增长率增长。
这一增长主要得益于凝固剂在各行业中的广泛应用和不断增长的需求。
主要应用领域医疗凝固剂在医疗领域中起着关键作用。
它被广泛用于手术过程中的止血，可以帮助控制出血并加速伤口愈合。
此外，凝固剂还在创伤和紧急医疗救援中发挥着重要作用。
随着医疗技术和手术的不断发展，对凝固剂的需求也在增加。
建筑在建筑领域，凝固剂被广泛用于混凝土和水泥制品的固化。
它可以提高材料的强度和耐久性，并对环境产生较小的影响。
凝固剂的使用还可以简化施工过程，提高工作效率。
食品加工凝固剂在食品加工中起着重要作用，特别是在乳制品制造过程中。
它可以促使牛奶中的蛋白质凝固形成固体物质，如奶酪和酸奶。
凝固剂还可以改善食品的质地和口感，增加其营养价值。
环境保护凝固剂在环境保护领域中也有广泛应用。
它可以被用于处理工业废水和油污，将污染物固化成可处理的固体形式。
凝固剂的使用可以降低环境污染风险，并促进可持续发展。
市场竞争格局凝固剂市场具有较高的竞争度。
目前，市场上存在许多主要厂商和供应商，它们通过不断创新和产品改进来保持竞争优势。
市场竞争主要集中在产品质量、性能和价格上。
一些厂商还通过提供定制化解决方案来满足客户的特定需求。
市场前景和挑战凝固剂市场的前景广阔，预计在未来几年内将继续保持快速增长。
主要的驱动因素包括工业发展、技术进步、环境意识的提高和人们对健康和安全的关注。
然而，市场也面临一些挑战，例如市场竞争激烈、合规性要求和环境可持续性问题等。
监管机构对凝固剂的使用和排放提出了更严格的要求，厂商需要不断提升技术和创新能力以应对这些挑战。
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于各类高温熔体表面张力的计算，还提出了基于Butler方程和Becker模型计算高温多元液－
液体系的界面张力的模型，为凝固过程的定量研究提供了热力学数据。
魏炳波教授对超常条件下凝固过程研究进行了广泛的论述并针对今后的工作提出了建议
非晶组织，然后采用热等静压等方法将凝固后的金属细粉制备成金属制品。这种技术可以从
已有的粉末冶金、喷射沉积成型等相近技术中汲取营养，也可以和电、磁、超声等近代物理
手段相结合，开拓出新的凝固技术。
翟启杰教授在“金属凝固细晶技术”的报告中进一步对“微纳液滴凝固”的概念及有关
技术问题进行了进一步的阐述。他认为，通过温度扰动、成分扰动和能量扰动，使金属熔体
香山科学会议第211次学术讨论会综述
以“凝固科学技术与材料发展”为主题的香山科学会议第211次学术讨论会于2003年9月
23日~9月25日在北京香山饭店举行。会议聘请西北工业大学傅恒志院士和清华大学柳百成院
士担任执行主席，我国著名材料学家师昌绪院士和中国工程院院长徐匡迪院士参加了本次会
形态的控制和晶位取向的控制。
二、凝固科学技术的前沿问题
徐匡迪院士在“微滴凝固的若干科学问题”的特邀报告中指出，传统凝固通常存在缩松
、气孔和宏观偏析等问题，造成材料性能低下。为此，他们提出了“微纳液滴凝固”的新思
路。即利用金属微滴的尺寸效应，实现大过冷下的快速凝固，从而获得超细结晶组织，乃至
。陈光教授介绍了大块非晶合金和非晶复合材料的合成新方法，指出了大块非晶合金韧化的
可能途径。李金山教授报告了高梯度定向凝固技术在高性能单晶铜线连铸中的应用，该方法
可生产高强度高导电性铜基线材以及高导电性、高塑性的单晶铜及单晶银。经进一步深加工
，可生产微电机用超细电磁线、电气化铁路用的高性能接触导线、集成电路板框架引线、基
研究方法和成果。以光电子技术为主要应用背景的II－VI族化合物半导体在国防和民用领域
有非常重要的应用。其晶体生长过程的主要目标是获得大尺寸、低缺陷密度和高成分均匀性
的晶体材料。通过传热、传质与对流的综合控制可实现对晶体生长过程的优化，从而保证了
上述质量指标。
陈光和李金山教授通过控制凝固过程，实现了大块非晶和单晶铜线的制备及小批量生产
环境可以发展“空间模拟条件下快速凝固技术”；超高压和深过冷条件足以实现“极端非平
衡凝固”。这些新兴凝固技术在材料制备科学技术领域引起两方面挑战：其一，尽管国内外
在近十年中对此开展了不少相关探索，但是将其发展成为真正实用的先进材料制备和成形技
术尚需进行更加深入的研究；其二，它们引发了一系列常规凝固过程中不可能出现的新现象
微区或整体在偏离平衡状态下形核乃至完成凝固过程，是细化金属凝固组织的有效途径。但
目前人们对上述过程的机理及规律还缺乏系统深入的认识，制约了该技术的应用。他进一步
指出，这一技术的最终应用需要跨学科跨行业的人员共同协作。
任忠鸣教授报告了强磁场下的凝固研究，对强磁场下凝固过程的热力学和组织取向作用
傅恒志院士作了“凝固科学技术与材料”的主题评述报告，全面总结了凝固科学的主要
理论框架，从材料发展角度评述了定向凝固、单晶连铸、晶体生长、快速凝固和超常凝固等
典型凝固技术的发展状况。并指明凝固科学与技术体系的发展是建立在现代科学的基础上，
不断地以数学、物理、化学及工程科学的新成就充实自己，同时又不断从冶金、晶体生长、
等行业，它提供先进产品或构件及有关前沿技术，而它本身又是凝聚态物理中的重要组成。
（2）应紧密结合材料发展需求。从传统合金、金属/非金属间化合物，各类复合材料到
人工晶体、纳米、超导、非晶及多种功能与结构陶瓷的凝固制备加工，出现了许多伴随该材
料特点的凝固技术及相应的物理化学过程。结合具体材料发展探索特定的凝固规律，将极大
，对Al-Mn-Si三元系热力学和多元系扩散系数进行了研究，并利用以上热力学和动力学数据
库对Al基合金定向凝固和非晶、纳米晶粉末的凝固过程进行了优化设计，取得了很好的效果
。
王华明教授介绍了快速凝固激光材料加工与成形技术及其发展趋势。他认为激光表面快
速凝固已经成为先进材料表面改性、特种涂层材料合成与优质涂层制备的新方法。将激光熔
金蔚青研究员和乔芝郁教授分别从流体效应和物理化学角度对凝固问题开展了跨学科研
究。晶体组分均匀性决定了晶体性能，晶体内组分调整又是在生长过程中完成的，因此，了
解在晶体界面附近溶液内的质量输运情况十分重要。金蔚青研究员报告了应用实时观察技术
对KNbO3晶体生长界面的微观对流效应的研究结果，指出微观对流是在边界层内温度和溶质
和新规律，给现代凝固理论带来了严峻的挑战，也孕育着新的理论突破。
五、关于凝固科学技术与材料发展的建议
（1）应充分认识凝固科学与技术的综合性。凝固是一个跨学科的工程与科学领域，涵
括了从铸件、晶体生长、粉末冶金、材料制备到焊接过程、电磁冶金、连续铸轧、半固态成
形诸方面的凝固过程，并且兼有基础科学与工程应用二者的特征，对机械电子、能源、交通
材料科学、空间科学、化工、机械、电子、信息、计算科学等领域汲取营养，迄今已初步构
筑成一个凝固科学与材料凝固加工技术的应用与研究体系，其应用目标是以控制组织结构为
核心，进而控制形状并获得所需要的性能。随着社会需求与科学技术进步的牵引，特别是新
材料与制备加工技术的需要，推动凝固科技向更深、更高、更精细和开发新的、先进的、综
计算。刘让苏教授采用分子动力学方法，对含有400,000个Al原子的液态金属大系统在凝固
过程中纳米级大团簇结构的形成、演变特性进行模拟研究，并预测不同结构特征的团簇对后
续凝固过程和组织的影响。韩秀君博士采用分子动力学模拟方法，对深过冷液态贵金属的比
热和密度随温度的变化规律进行了较为系统的研究。
可能获得工程应用需要的高临界电流密度和排斥磁通能力，在YBCO高温超导实用材料的制备
过程中，发展出了PMP（粉末融化法）、MTG（融熔织构法）、TSMTG（籽晶辅助融熔织构法
）等多种半融化状态下Cu-O平面受控定向凝固（生长）技术，保证了高性能要求的组织结构
条件。
黄伯云院士、杜勇教授介绍了多组元Al基合金体系的的热力学、动力学及数据库的建立
合性更强、超常规的方向发展，并直接推动新材料的研究开发。
凝固开始于液体的形核。周尧和院士全面评述了最近一个世纪中形核理论的建立、发展
和局限性，阐明了当前所广泛应用的经典形核理论有待进一步完善，并建议多从化学作用角
度研究形核过程，期望建立和发展完备的非经典形核理论。报告认为，经过半个多世纪的研
凝固组织具有显著的影响作用。边秀房教授采用高温熔体X-射线衍射方法研究了不同合金的
熔体结构，发现有的合金熔体存在中程有序结构，而有的只存在短程有序，同时发现金属熔
体中的这种中程有序结构的存在与消失是温度的函数。
刘让苏教授和韩秀君博士分别从分子动力学方面对液态金属凝固过程进行了成功的模拟
陈国良院士对非经典结晶理论和液态多组元化学短程序进行了深入研究，介绍了目前正
在发展的非经典结晶形核理论，指出应用非经典结晶形核理论研究铸态块体纳米材料制备技
术的几种主要方法及其重要意义。还介绍了他们提出的多组元化学短程序 (multicomponent
short range order domain) 的概念、实验依据及其基本特征。
覆技术与快速原型制造基本原理相结合而发展起来的高性能金属零件激光快速成形技术，是
一种集“材料设计、合成/制备与复杂零件快速成形一体化”低成本快速制造新技术。他预
测该技术在高性能构件制备方面有非常大的发展空间。
介万奇教授介绍了利用凝固原理进行II-VI族化合物光电子材料晶体生长和缺陷控制的
是模拟仿真的努力目标。
徐达鸣教授针对凝固现象是一个涉及或受控于多种物理场，是发生在铸件（锭）、枝晶
以及原子尺寸范围内的多尺固成形的计算模型，认为正是这些多尺度的液-固相变特征与多场量变化的复杂耦合作用共
同决定了材料的凝固行为、结晶组织、缺陷形成以及材料的各项性能。
进行了分析，获得了强磁场下凝固相变的热力学关系，分析了强磁场对凝固相变过冷度的影
响，提出“磁致凝固”的新概念。
柳百成院士从多尺度数值模拟角度对凝固过程开展了系统研究，介绍了模拟仿真的发展
趋向，揭示了宏观偏析和微观组织形成规律。他指出，基于知识的材料成形过程的模拟仿真
是材料科学与制造科学的前沿领域和研究热点。多功能、多学科、多尺度、高精度和高效率
具有重要作用。报告指出，古代人类文明很大程度上表现在铸造（凝固）技术的进步上，它
把人类推入“铜器时代”与“铁器时代”，成为影响社会生产力发展的关键因素之一。随着
材料的发展，凝固技术不断进步，并成为一门科学。凝固科学与凝固技术相互促进，并进一
步促进先进材料的发展，在国民经济和国防建设中发挥着重要作用。
底衬板（铜箔）以及网络导线等高科技产品，具有巨大的应用前景。他们的研究结果引起了
大家的广泛兴趣。
四、凝固科学与多学科交叉
朱震刚、祖方遒和边秀房三位教授采用内耗、激光显微拉曼光谱和X-射线衍射等方法研
究了液态金属的微观结构特征。朱震刚教授认为，物质在熔化或凝固中往往都经过一个软凝
究和应用，经典形核理论在历史上发挥了重要作用并仍在发挥作用，它是简化的定性的形核
理论。通过材料、物理、化学等多学科的交叉研究和多层次探索，将会形成一个更加完善的
形核理论，对材料的形核控制也会开发出更为有效的方法。