特殊凝固技术—杨雪
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Al-6.7Mg-1.6Li：具有超塑性的变形速率 10-4s-1至10-2s-1。
3. 提高耐磨性
快速凝固提高硬度，进而提高耐磨性。
4. 提高耐蚀性
成分均匀、组织精细。
5. 提高磁性能
非晶材料是理想的软磁材料。
6. 提高催化性能
活化、比表面积大大提高。
快速凝固技术基本原理及分类
（一）快速凝固技术的分类 （二）快速凝固技术的基本原理 （三）典型的急冷凝固技术方法
激光表面处理方法的基本原理如图 激光束将高密度能量施于金属表面有限
的区域上，该区表面快速熔化（根据处 理工艺要求，熔化层厚度可从几十微米 到上千微米不等），然后熔化微区快速 凝固，（固态）冷却
过程是一个快速熔化—快凝固的程序
二、定向凝固
定向凝固可使材料凝固组织按特定方向排列, 获得定向及单 晶组织结构, 从而大大改善材料的力学和物理性能。定向凝 固共晶复合材料是一种自生纤维增强的金属基复合材料。 定向凝固技术最初是在高温合金的研制中建立和完善起来 的, 在用于燃汽涡轮发动机叶片的生产中, 所获得的具有柱 状乃至单晶组织的材料，具有优良的抗热冲击性能、较长 的疲劳寿命、较高的蠕变抗力和中温塑性, 成为当时震动冶 金界和工业界的重大成果之一。该技术已逐渐推广到半导 体材料、磁性材料、复合材料等的研制中。因此, 定向凝固 技术自其诞生以来得到了迅速发展。
对现有牌号合金，可以显著地改善其组织结构，充分挖掘 其性能潜力，也可以研制在常规铸造条件下无法得到的、具 有优异性能的新型材料
近二、三十年来，不但开拓了一个崭新的学术领域，而且 向市场提供了具有特殊性能的新材料
凝固与快速凝固
冷却条件 工业冷却速度 砂型铸件或铸锭 薄带、模铸件、 中等冷却速度 普通雾化粉末 快速凝固 雾化细粉，电子 束或激光玻璃处 理 冷却速度 /K· S-1 10 --10 10 --10
金属被甩出坩埚边缘雾化， 并喷射出金属液态颗粒
3、旋转电极雾化法
欲被雾化的棒料快速旋转，同时棒料一
端被一个非自耗钨电极产生的电弧熔化， 融化的金属从旋棒上甩出，在与惰性气 体室室壁碰撞之前凝固，成粉
粉末多呈球形，表面质量好，尺寸大，
大于200μm，冷速～10２Ｋ／ｓ
已用于雾化活泼的金属，如高纯、低氧
大过冷技术
实现大过冷技术的途径： 消除金属熔体内部形核媒质 分离熔体为 熔滴； 消除容器壁的形核媒质 金属熔体与容器 壁分离。 当熔滴很小、数量很多时，每个熔滴中的形核 媒质数目非常少，从而产生接近均匀形核的条 件。
（三）典型的急冷凝固技术方法
流体雾化（Fluid
1、气体雾化法
过程：两束或多束气体射流介质传递
0 -3 0
组织特征 平衡条件下组织，如粗树枝 晶，共晶或其他结构。 精细显微结构，如细树枝晶， 共晶等 特殊显微结构，如扩大固溶 度，微晶结构，亚稳相，非晶 等
3
103--106
快速凝固的定义
快速凝固采用急冷技术或深度过冷技术获得很高的 凝固前沿推进速率的凝固过程（以极快的凝固速度 由液态转变为固态），从而获得了传统铸件或铸锭 冷却条件下所不能获得的成分、相结构或显微结构。
Savage和Froes（1984）根据熔体液流是否雾化成滴而分成两类：
快 速 凝 固 技 术
雾化法和非雾化法 在细小熔滴中达到的凝固过冷度的（熔滴弥散）方法：
乳化法、熔滴—基底法、落管法等
大 过 冷 技 术
在较大体积熔体中获得大凝固过冷度的（熔滴弥散）方法：
玻璃体包裹法、嵌入熔体法（二相区法）、电磁悬浮熔体法
Atomization）
动能，将金属液流破碎，细小的液滴在 飞行中通过对流或辐射散热凝固成粉
工艺参数：射流距离、射流压力、喷
嘴结构、气体和金属流速和质量流率、 金属过热度、气液交汇角、金属表面张 力和金属融化温度范围
应用：高合金钢、铝合金、超合金、
钛合金等（活泼金属粉末采用惰性气体 雾化）
粉末多成球形。凝固冷速取决于颗粒
旋转离心雾化的一种，又称快速凝固速率 — 离心雾化工艺，（Rapidly Solidification Rate-Centrifugal Atomization Process）
液流自坩埚底浇至高速旋转的水冷
水平盘，液态金属被机械打碎、雾化， 从旋转盘边缘甩出，液滴在飞行过程 中凝固
可加氦气流喷吹，加速冷却，（水
冷速达１０５－１０６Ｋ／ｓ，
可制备金属薄片、箔以及不规 则或球形颗粒。效率低
将熔体液流在两个反向旋转的导热轧辊之间轧制，熔体液流垂直下落在
两辊之间，可制备１０－２００μm的薄片，冷速达１０５Ｋ／ｓ。精控工 艺参数，可制备非常长的薄带
2、平面流铸造法（Planar Flow Casting）
急冷块熔体自旋法的一
离心雾化技术
液态金属在高速旋转的容器（盘、杯、坩埚、平板或凹板）的边缘上破碎、雾化
的技术。液态金属从坩埚或从熔化的母合金棒端浇注到旋转器上，在离心力的作用 下，熔融金属被甩向容器边缘雾化，喷射出金属雾滴，雾滴在飞行过程中球化并凝 固。整个过程（熔化、雾化、凝固）在惰性气体环境中完成
1、快速凝固雾化法
特殊凝固技术
一、快速凝固技术 二、定向凝固技术 三、其他特殊凝固技术
特殊凝固技术是指除了人们对传统
铸锭和铸件凝固过程进行优化控制， 使铸锭和铸件的质量得到提高外，还 表现为各种全新的凝固技术的形成， 如快速凝固、定向凝固、半固态铸造、 连续铸造等。
一、快速凝固 前言
快速凝固1960年开始出现 快速凝固是一项新型材料制备技术，既是一种生产手段,又 是一种探索新材料的研究方法，受到了普遍的重视
流等亦然），也防氧化。也有人已螺 旋桨代平盘
粉末多呈球形，尺寸约 20-80μm，
冷速104-106K/s
已用于制备镍、铝、钛和超合金粉
Pratt & Whitney 的快速凝固速 率—离心雾化（RSR-CAP）工艺
2、离心雾化法
静止电极和带电旋转坩
埚之间产生电弧，熔化金 属
在离心力作用下，熔融
（二）快速凝固技术的基本原理
（a）定向凝固 (b)体积凝固 图1-1 两种典型的凝固方式 q1-自液相导人凝固界面的热流密度；q2-自凝固界面导人固相的热流密； Q-铸件向铸型散热热量
热流密度q1和q2与结晶潜热释放率之间满足 热平衡方程:
q2 q1 q3
（1-1）
根据傅里叶导热定律知
（1-11）
对凝固层内的温度分布作线性相似得
（1-12）
为凝固层厚度；TK 为液固界面温 式中， 度；Ti为铸件与铸型界面温度。
急冷凝固技术（Rapidly Quenching Technology, RQT）
欲获高的冷速，需满足两个基本条件 ①减少单位时间内金属凝固时产生的熔化潜热 ②必须有能带走热的冷却介质，提高凝固过程中传热速率 而冷却速度取决于对流、辐射、传导等的导热速率 在理想冷却过程中 ， dT/dt=104z 式中dT/dt—凝固速度，z—截面厚度 故熔化金属必须被分散，至少一维方向上足够小，具有大 比表面积，而且最大程度地增加熔体与冷却介质之间的接触， 以减小热阻，利于散热
（一）快速凝固技术的分类
急 冷 凝 固 技 术
不同学者对快速凝固方法作了不同的分类， Jones(1982)根据熔体分离与冷却方式不同而分成三类：
（i） 熔体急冷前破碎成液滴的喷射方法——雾化技术； （ii） 熔体急冷时保持其连续性的急冷方法——模冷技术； （iii）在相对很厚的材料表面熔化有限深度的金属并凝固的表面方法 （材料即为冷却器）——表面熔化与沉积技术。
30
定向凝固原理
定向凝固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，获得具有特定取向柱状晶的 技术。
定向凝固技术是在高温合金的研制中建立和完善起来 的。该技术最初用来消除结晶过程中生成的横向晶界，甚 至消除所有晶界，从而提高材料的高温性能和单向力学性 能。 在定向凝固过程中温度梯度和凝固速率这两个重要 的凝固参数能够独立变化，可以分别研究它们对凝固过程 的影响。这既促进了凝固理论的发展，也激发了不同定向 凝固技术的出现。
CS CL 近似取 S L , ,C 并且已 知 + 1，则由式（1-6）至式 （1-9）可 得出:
S L
q (vSV h cvC )M
(1-10)
式中，M V / A 为铸件模数。
vS S GTS / S h
vS S (Tk Ti ) / S h
种，但将圆嘴改成矩形嘴， 可制备更宽且均匀横截面 的薄带
熔融金属从一个非常接
近旋转急冷基底的槽形喷 嘴中流出。熔体熔池被喷 嘴和基底约束成稳定的矩 形。流体基本上靠压力控 制，它也取决于基底表面 速度、喷嘴宽度（平行于 薄带运动方向）和喷嘴与 基底之间的缝隙
束流表层急冷法
采用激光、电子束、粒子束进行表面层快速熔凝。 只改变组织，不改变成分 表面上釉，表面非晶化 即改变成分，又改变组织 表面合金化、表面喷涂后激光快速熔凝、离子注入后快速熔 凝。
特点是：较常规凝固快得多的冷却速度和大得多的过冷度
冷却速率与产品特征的关系
工业冷却速率范围10-3~10℃/s（大铸锭10-2℃/s ，中、小等的1 ℃/s） 薄型铸锭102℃/s，普通气体雾化粉末103℃/s ，水雾化粉末104℃/s
快速凝固冷速可能需更高（如基体表面淬冷法106℃/s ，甚至更高）
q1 LGTL
q2 S GTS
q3 hs vs
（1-2）
（1-3） （1-4）
Q1，Q2，Q3可如下求出
Q1 qA
(1-7) (1-8) (1-9)
Q2 vCV (S CSS LCLL )
Q3 vSVV h
式中，A为铸型与铸件的界面面积； q为界面热 流 vC dT / d 为负值；V 为体积 密度；VC为冷却速度， SV 凝 固速度， vSV dS / d ；V为铸件体积； △h为结晶 潜 热；ρ S、ρ L、ρ 分别为固相密度、液相密度及平 均密度；CS、CL分别为固相、液相的质量热容； S、 L 分别为固相体积分数和液相体积分数。
●
提高疲劳强度：
快冷2024-3Li铝合金在107周下的疲劳强度为290MPa，较普通工艺 生产的高约100MPa。 表面激光处理也能显著提高热、冷抗疲劳性能。 原因：消除晶界粗大第二相、产生弯曲组织、晶粒大大细化。
2. 提高塑性
●
Fe-5Si-3Al合金：
延伸率从1%提高至6.4%。
●
超塑性：
雾化法生产的IN100合金，延伸率可达1500%。一次压成型新工艺
的Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ等金属 及其合金，以及Ｎｉ和Ｃｏ的超合金。 易出现钨污染，可用钛阴极或等离子体 弧、激光、电子束来熔化棒料
液体急冷发
1.双轧辊法
利用两个反向高速旋转辊轮将
金属液流雾化。经过双辊时需 防凝固（用碳涂层包裹两辊）， 液态金属从辊下方排出，形成 涡凹，并以液滴形式甩出，并 迅速落入水浴，凝固
快凝对性能的影响
1. 提高强度 ● IN100合金： 工艺 普通铸态 雾化粉末法
●
断裂强度/MPa 屈服强度/MPa 982 1676 914 1202
延伸率/% 8 16
快凝铝合金：
强度、塑性提高，替代钛合金，轻、价低；加锂，更轻，强度更高。
●
快凝非晶化：
非晶Fe78Mo2B20断裂强度可达2747MPa；非晶Fe80B20断裂强度也达 2541MPa；非晶Ti50Be40Zr10断裂强度为1648MPa，而密度只有4.1g/cm3 。
急冷凝固技术中获得高冷速的基本原则
•设法减少同一时刻凝固的熔体体积 •设法增大熔体散热表面积与体积之比 •设法减少熔体与热传导性能好的冷却介质的 界面热阻
•尽可能主要以传导方式散热
急冷凝固三种基本途径
用高速气流打击金属液体，或在离心力的作用下使之雾化 成十分细小 的液滴，最后凝固成粉末。
把液态金属喷到急冷板或转动的滚轮上，凝固成很薄的金 属箔或丝。 用激光或高能电子束熔化极薄一层金属表层，整块金属基 体起到自身冷却剂的作用。
尺寸和雾化介质的类型，通常，尺寸愈 小，气体愈轻，冷速愈高
2、水雾化法（Water Atomization）
以水射流代替气体射流外，
其余与气体雾化相似
颗粒多呈不规则形，但冷速
可达102-104K/s
已被大规模应用于工具钢、
低合金钢、铜、锡、铁粉等等 （水雾化钢和超合金 , 活泼元 素 易 氧 化 ， O%≥1000ppm ， 而 气体雾化， O%~100ppm ）有时， 也可以油代水，以降O%
3. 提高耐磨性
快速凝固提高硬度，进而提高耐磨性。
4. 提高耐蚀性
成分均匀、组织精细。
5. 提高磁性能
非晶材料是理想的软磁材料。
6. 提高催化性能
活化、比表面积大大提高。
快速凝固技术基本原理及分类
（一）快速凝固技术的分类 （二）快速凝固技术的基本原理 （三）典型的急冷凝固技术方法
激光表面处理方法的基本原理如图 激光束将高密度能量施于金属表面有限
的区域上，该区表面快速熔化（根据处 理工艺要求，熔化层厚度可从几十微米 到上千微米不等），然后熔化微区快速 凝固，（固态）冷却
过程是一个快速熔化—快凝固的程序
二、定向凝固
定向凝固可使材料凝固组织按特定方向排列, 获得定向及单 晶组织结构, 从而大大改善材料的力学和物理性能。定向凝 固共晶复合材料是一种自生纤维增强的金属基复合材料。 定向凝固技术最初是在高温合金的研制中建立和完善起来 的, 在用于燃汽涡轮发动机叶片的生产中, 所获得的具有柱 状乃至单晶组织的材料，具有优良的抗热冲击性能、较长 的疲劳寿命、较高的蠕变抗力和中温塑性, 成为当时震动冶 金界和工业界的重大成果之一。该技术已逐渐推广到半导 体材料、磁性材料、复合材料等的研制中。因此, 定向凝固 技术自其诞生以来得到了迅速发展。
对现有牌号合金，可以显著地改善其组织结构，充分挖掘 其性能潜力，也可以研制在常规铸造条件下无法得到的、具 有优异性能的新型材料
近二、三十年来，不但开拓了一个崭新的学术领域，而且 向市场提供了具有特殊性能的新材料
凝固与快速凝固
冷却条件 工业冷却速度 砂型铸件或铸锭 薄带、模铸件、 中等冷却速度 普通雾化粉末 快速凝固 雾化细粉，电子 束或激光玻璃处 理 冷却速度 /K· S-1 10 --10 10 --10
金属被甩出坩埚边缘雾化， 并喷射出金属液态颗粒
3、旋转电极雾化法
欲被雾化的棒料快速旋转，同时棒料一
端被一个非自耗钨电极产生的电弧熔化， 融化的金属从旋棒上甩出，在与惰性气 体室室壁碰撞之前凝固，成粉
粉末多呈球形，表面质量好，尺寸大，
大于200μm，冷速～10２Ｋ／ｓ
已用于雾化活泼的金属，如高纯、低氧
大过冷技术
实现大过冷技术的途径： 消除金属熔体内部形核媒质 分离熔体为 熔滴； 消除容器壁的形核媒质 金属熔体与容器 壁分离。 当熔滴很小、数量很多时，每个熔滴中的形核 媒质数目非常少，从而产生接近均匀形核的条 件。
（三）典型的急冷凝固技术方法
流体雾化（Fluid
1、气体雾化法
过程：两束或多束气体射流介质传递
0 -3 0
组织特征 平衡条件下组织，如粗树枝 晶，共晶或其他结构。 精细显微结构，如细树枝晶， 共晶等 特殊显微结构，如扩大固溶 度，微晶结构，亚稳相，非晶 等
3
103--106
快速凝固的定义
快速凝固采用急冷技术或深度过冷技术获得很高的 凝固前沿推进速率的凝固过程（以极快的凝固速度 由液态转变为固态），从而获得了传统铸件或铸锭 冷却条件下所不能获得的成分、相结构或显微结构。
Savage和Froes（1984）根据熔体液流是否雾化成滴而分成两类：
快 速 凝 固 技 术
雾化法和非雾化法 在细小熔滴中达到的凝固过冷度的（熔滴弥散）方法：
乳化法、熔滴—基底法、落管法等
大 过 冷 技 术
在较大体积熔体中获得大凝固过冷度的（熔滴弥散）方法：
玻璃体包裹法、嵌入熔体法（二相区法）、电磁悬浮熔体法
Atomization）
动能，将金属液流破碎，细小的液滴在 飞行中通过对流或辐射散热凝固成粉
工艺参数：射流距离、射流压力、喷
嘴结构、气体和金属流速和质量流率、 金属过热度、气液交汇角、金属表面张 力和金属融化温度范围
应用：高合金钢、铝合金、超合金、
钛合金等（活泼金属粉末采用惰性气体 雾化）
粉末多成球形。凝固冷速取决于颗粒
旋转离心雾化的一种，又称快速凝固速率 — 离心雾化工艺，（Rapidly Solidification Rate-Centrifugal Atomization Process）
液流自坩埚底浇至高速旋转的水冷
水平盘，液态金属被机械打碎、雾化， 从旋转盘边缘甩出，液滴在飞行过程 中凝固
可加氦气流喷吹，加速冷却，（水
冷速达１０５－１０６Ｋ／ｓ，
可制备金属薄片、箔以及不规 则或球形颗粒。效率低
将熔体液流在两个反向旋转的导热轧辊之间轧制，熔体液流垂直下落在
两辊之间，可制备１０－２００μm的薄片，冷速达１０５Ｋ／ｓ。精控工 艺参数，可制备非常长的薄带
2、平面流铸造法（Planar Flow Casting）
急冷块熔体自旋法的一
离心雾化技术
液态金属在高速旋转的容器（盘、杯、坩埚、平板或凹板）的边缘上破碎、雾化
的技术。液态金属从坩埚或从熔化的母合金棒端浇注到旋转器上，在离心力的作用 下，熔融金属被甩向容器边缘雾化，喷射出金属雾滴，雾滴在飞行过程中球化并凝 固。整个过程（熔化、雾化、凝固）在惰性气体环境中完成
1、快速凝固雾化法
特殊凝固技术
一、快速凝固技术 二、定向凝固技术 三、其他特殊凝固技术
特殊凝固技术是指除了人们对传统
铸锭和铸件凝固过程进行优化控制， 使铸锭和铸件的质量得到提高外，还 表现为各种全新的凝固技术的形成， 如快速凝固、定向凝固、半固态铸造、 连续铸造等。
一、快速凝固 前言
快速凝固1960年开始出现 快速凝固是一项新型材料制备技术，既是一种生产手段,又 是一种探索新材料的研究方法，受到了普遍的重视
流等亦然），也防氧化。也有人已螺 旋桨代平盘
粉末多呈球形，尺寸约 20-80μm，
冷速104-106K/s
已用于制备镍、铝、钛和超合金粉
Pratt & Whitney 的快速凝固速 率—离心雾化（RSR-CAP）工艺
2、离心雾化法
静止电极和带电旋转坩
埚之间产生电弧，熔化金 属
在离心力作用下，熔融
（二）快速凝固技术的基本原理
（a）定向凝固 (b)体积凝固 图1-1 两种典型的凝固方式 q1-自液相导人凝固界面的热流密度；q2-自凝固界面导人固相的热流密； Q-铸件向铸型散热热量
热流密度q1和q2与结晶潜热释放率之间满足 热平衡方程:
q2 q1 q3
（1-1）
根据傅里叶导热定律知
（1-11）
对凝固层内的温度分布作线性相似得
（1-12）
为凝固层厚度；TK 为液固界面温 式中， 度；Ti为铸件与铸型界面温度。
急冷凝固技术（Rapidly Quenching Technology, RQT）
欲获高的冷速，需满足两个基本条件 ①减少单位时间内金属凝固时产生的熔化潜热 ②必须有能带走热的冷却介质，提高凝固过程中传热速率 而冷却速度取决于对流、辐射、传导等的导热速率 在理想冷却过程中 ， dT/dt=104z 式中dT/dt—凝固速度，z—截面厚度 故熔化金属必须被分散，至少一维方向上足够小，具有大 比表面积，而且最大程度地增加熔体与冷却介质之间的接触， 以减小热阻，利于散热
（一）快速凝固技术的分类
急 冷 凝 固 技 术
不同学者对快速凝固方法作了不同的分类， Jones(1982)根据熔体分离与冷却方式不同而分成三类：
（i） 熔体急冷前破碎成液滴的喷射方法——雾化技术； （ii） 熔体急冷时保持其连续性的急冷方法——模冷技术； （iii）在相对很厚的材料表面熔化有限深度的金属并凝固的表面方法 （材料即为冷却器）——表面熔化与沉积技术。
30
定向凝固原理
定向凝固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，获得具有特定取向柱状晶的 技术。
定向凝固技术是在高温合金的研制中建立和完善起来 的。该技术最初用来消除结晶过程中生成的横向晶界，甚 至消除所有晶界，从而提高材料的高温性能和单向力学性 能。 在定向凝固过程中温度梯度和凝固速率这两个重要 的凝固参数能够独立变化，可以分别研究它们对凝固过程 的影响。这既促进了凝固理论的发展，也激发了不同定向 凝固技术的出现。
CS CL 近似取 S L , ,C 并且已 知 + 1，则由式（1-6）至式 （1-9）可 得出:
S L
q (vSV h cvC )M
(1-10)
式中，M V / A 为铸件模数。
vS S GTS / S h
vS S (Tk Ti ) / S h
种，但将圆嘴改成矩形嘴， 可制备更宽且均匀横截面 的薄带
熔融金属从一个非常接
近旋转急冷基底的槽形喷 嘴中流出。熔体熔池被喷 嘴和基底约束成稳定的矩 形。流体基本上靠压力控 制，它也取决于基底表面 速度、喷嘴宽度（平行于 薄带运动方向）和喷嘴与 基底之间的缝隙
束流表层急冷法
采用激光、电子束、粒子束进行表面层快速熔凝。 只改变组织，不改变成分 表面上釉，表面非晶化 即改变成分，又改变组织 表面合金化、表面喷涂后激光快速熔凝、离子注入后快速熔 凝。
特点是：较常规凝固快得多的冷却速度和大得多的过冷度
冷却速率与产品特征的关系
工业冷却速率范围10-3~10℃/s（大铸锭10-2℃/s ，中、小等的1 ℃/s） 薄型铸锭102℃/s，普通气体雾化粉末103℃/s ，水雾化粉末104℃/s
快速凝固冷速可能需更高（如基体表面淬冷法106℃/s ，甚至更高）
q1 LGTL
q2 S GTS
q3 hs vs
（1-2）
（1-3） （1-4）
Q1，Q2，Q3可如下求出
Q1 qA
(1-7) (1-8) (1-9)
Q2 vCV (S CSS LCLL )
Q3 vSVV h
式中，A为铸型与铸件的界面面积； q为界面热 流 vC dT / d 为负值；V 为体积 密度；VC为冷却速度， SV 凝 固速度， vSV dS / d ；V为铸件体积； △h为结晶 潜 热；ρ S、ρ L、ρ 分别为固相密度、液相密度及平 均密度；CS、CL分别为固相、液相的质量热容； S、 L 分别为固相体积分数和液相体积分数。
●
提高疲劳强度：
快冷2024-3Li铝合金在107周下的疲劳强度为290MPa，较普通工艺 生产的高约100MPa。 表面激光处理也能显著提高热、冷抗疲劳性能。 原因：消除晶界粗大第二相、产生弯曲组织、晶粒大大细化。
2. 提高塑性
●
Fe-5Si-3Al合金：
延伸率从1%提高至6.4%。
●
超塑性：
雾化法生产的IN100合金，延伸率可达1500%。一次压成型新工艺
的Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ等金属 及其合金，以及Ｎｉ和Ｃｏ的超合金。 易出现钨污染，可用钛阴极或等离子体 弧、激光、电子束来熔化棒料
液体急冷发
1.双轧辊法
利用两个反向高速旋转辊轮将
金属液流雾化。经过双辊时需 防凝固（用碳涂层包裹两辊）， 液态金属从辊下方排出，形成 涡凹，并以液滴形式甩出，并 迅速落入水浴，凝固
快凝对性能的影响
1. 提高强度 ● IN100合金： 工艺 普通铸态 雾化粉末法
●
断裂强度/MPa 屈服强度/MPa 982 1676 914 1202
延伸率/% 8 16
快凝铝合金：
强度、塑性提高，替代钛合金，轻、价低；加锂，更轻，强度更高。
●
快凝非晶化：
非晶Fe78Mo2B20断裂强度可达2747MPa；非晶Fe80B20断裂强度也达 2541MPa；非晶Ti50Be40Zr10断裂强度为1648MPa，而密度只有4.1g/cm3 。
急冷凝固技术中获得高冷速的基本原则
•设法减少同一时刻凝固的熔体体积 •设法增大熔体散热表面积与体积之比 •设法减少熔体与热传导性能好的冷却介质的 界面热阻
•尽可能主要以传导方式散热
急冷凝固三种基本途径
用高速气流打击金属液体，或在离心力的作用下使之雾化 成十分细小 的液滴，最后凝固成粉末。
把液态金属喷到急冷板或转动的滚轮上，凝固成很薄的金 属箔或丝。 用激光或高能电子束熔化极薄一层金属表层，整块金属基 体起到自身冷却剂的作用。
尺寸和雾化介质的类型，通常，尺寸愈 小，气体愈轻，冷速愈高
2、水雾化法（Water Atomization）
以水射流代替气体射流外，
其余与气体雾化相似
颗粒多呈不规则形，但冷速
可达102-104K/s
已被大规模应用于工具钢、
低合金钢、铜、锡、铁粉等等 （水雾化钢和超合金 , 活泼元 素 易 氧 化 ， O%≥1000ppm ， 而 气体雾化， O%~100ppm ）有时， 也可以油代水，以降O%