傾析

傾析是根據沉降原理分離懸浮液中固體顆粒的一種比較簡便的方法。鑄造-傾析-鑄造技術（簡稱CDC）是用於功能梯度材料（簡稱FGM）生產的技術。接近凈成形部件，採用基於傳統鑄造技術的單級三步工藝生產，比採用其他方法有更大的靈活性。

功能梯度材料有一個過渡區，其在密度、低倍組織和性能上展示出來平滑的梯度於兩種金屬之間。但目前的加工技術局限於薄壁塗層、小規格或簡單形狀的部件，相比之下，CDC技術是一種低成本技術，採用簡單的鑄造理念來生產功能梯度材料，對於部件的形狀和尺寸有很少的限制和要求。

將懸浮液引入沉降器內，懸浮液中的固體顆粒逐漸沉於器底，上部澄清液體可通過器壁的出液管傾析而出，從而達到固液分離的目的。連續逆流傾析就是由多個(通常是三個)連續式沉降器串聯組成的操作，其中液體和沉澱的流動方向相反。連續逆流傾析法用於化學反應后對生成沉澱的洗滌，亦常用於萃取后對殘渣的洗滌等情況。

傾析器（decanter）是實現傾析操作的裝置。利用重力進行傾析操作的傾析器稱為沉降槽；利用離心力進行傾析操作的傾析器稱為離心沉降機。傾析器分間歇操作和連續操作兩種型式，有時只將連續式離心沉降機稱為傾析器。

CDC技術是三步工序為主的技術，瞬間分別熔化兩種合金：第一步，合金A倒入模中，由於模壁吸熱形成一個硬層，當這一硬層，也就是硬殼達到規定厚度時，剩餘的中心部位的金屬液體傾析返回到坩堝里去。第二步，合金B倒入剩餘的模腔，如果合金B已經選定適宜的超熱水平，則在合金A硬殼表面的一個薄層被重熔，兩種金屬的局部合金化避免了一個離散界面的形成，取而代之的是在兩種合金之間形成了化學成分和低倍組織的梯度，形成了一種功能梯度材料。

CDC工藝適合於許多傳統鑄造方法，包括幾種重力鑄造和低壓鑄造技術，CDC工藝技術採用的低壓技術是基於低壓永久模鑄造技術的延伸，其通過反重力注入。允許功能梯度材料在封閉模里鑄造，從而避免了熔體湍流。

兩個坩堝置於鑄造模之下，在坩堝和模之間安裝有一個帶兩個桶形閥的石墨裝置，在桶形閥A打開時（在合金A之上），桶形閥B關閉，A室加壓使合金A通過管道上升並進入模。在合金A層凝固之後，撤掉氣壓，剩餘的合金A液體迴流到坩堝，然後閥A關閉，閥B打開，B室熔體上面的氣壓使合金B液體升到石墨管併入進模，隨後凝固形成功能梯度材料。

CDC工藝技術除了可以採用兩種不同的合金外，還能採用一種合金和一種複合材料。例如，鋁合金A356（Al-7Si-0.3Mg）和鋁基複合材料（Al-20SiC）形成的功能梯度材料，這兩種材料之間的過渡層約1.5mm厚，其他的組合包括：

鋁和鋅：鋁合金A356（Al-7Si-0.3Mg）和鋅合金ZA-27（Zn-27Al-2.25Cu），該功能梯度材料過渡區約為1mm厚，具有潛力的應用是集中在減輕鋅部件的重量，包括輕質軸承和輕質不產生火花的合金工具。

鋁和鎂：鋁和鎂合金組合的最初嘗試也大有希望，採用鋁合金357（Al-7-0.5Mg）和鎂合金AZ91D（Mg-9Al-0.7Zn-0.2Mn）的功能梯度材料已經生產出來，這種鋁+鎂的功能梯度材料在運輸工業的轎車和載重汽車的應用方面具有巨大潛力。

其他材料：沒有佔主導的技術原因似乎會妨礙這種CDC工藝技術來生產功能梯度材料的推廣。例如，較高熔點的材料如銅、鋼、甚至超級合金，但是由於都伯林大學的凝固實驗室沒有這種加工所要求數量的高熔點材料的能力，從而使這一研究開發推遲。

CDC工藝技術已經由都柏林大學的技術學院註冊專利，可以進行專利特許，美國威士康星州Manitowoc的Eck產業公司是這一專利工藝技術的特許公司，Eck公司在美國鋁合金和鋁基複合材料鑄造方面具領先地位，公司生產採用了各種重力和低壓鑄造工藝技術。

Eck公司致力於生產中型載重汽車應用的剎車轉子，儘管鋁合金目前在汽車上的應用很多（車輪、發動機體、汽缸頭），但很少在剎車轉子上應用，一個主要原因是大多數鋁合金耐磨性低，不適合於製作剎車轉子。然而鋁基複合材料具有足夠的耐磨性，第一次用於Lotus Elise車型的剎車型轉子的生產方面，後來Eck產業公司為plymouth Prowler公司生產Al-MMC轉子，用於商業載重汽車時鋁基複合材料轉子的延展性和韌性也許太低。

在都柏林大學技術學院鑄造生產了這種試驗剎車轉子，採用砂型鑄造，鋁合金A356和Duralcan複合材料（F3s20s），鑄造技術採用CDC工藝技術的重力鑄造的派生技術，剎車轉子的基本形狀和傳統的剎車盤相比進行了修改，減少了外徑尺寸，一個更深的鐘罩更加適合於對兩種合金之間梯度位置進行調研。

試驗鑄造剎車轉子展示出兩種合金之間的過渡區為沿鐘罩長度一半左右，過渡區沒有見到離散界面，和輪轂接觸的轉子中心部位為單一的鋁合金A356，而外面則為Duralcan複合材料，從而為摩擦表面提供了所需要的耐磨性。ECK公司目前正在開始開發基於CDC工藝技術的商業上的鋁+複合材料剎車轉子。