直入式超聲波施振鑄造試驗(yàn)及其凝固動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究.pdf

1、引入超聲外場(chǎng)制備材料是當(dāng)今材料科學(xué)發(fā)展的前沿技術(shù),超聲波處理金屬熔體是一個(gè)非常復(fù)雜的物理過(guò)程和多場(chǎng)耦合過(guò)程。利用超聲波細(xì)化凝固組織、改善溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)形態(tài),有利于鋁合金成型過(guò)程的優(yōu)化,獲得高性能的鑄造產(chǎn)品。本文主要以7050鋁合金超聲鑄造為切入點(diǎn),主要研究了以下幾方面內(nèi)容:
　　 1、通過(guò)進(jìn)行7050鋁合金大鑄錠超聲半連續(xù)鑄造試驗(yàn),考察超聲波對(duì)不同直徑鑄錠凝固組織的細(xì)晶效果,分析整個(gè)截面及特殊點(diǎn)的晶粒平均尺寸,試驗(yàn)結(jié)果得出超聲振

2、動(dòng)對(duì)半連續(xù)鑄錠整個(gè)截面都有細(xì)晶作用。
　　 2、通過(guò)7050鋁合金的超聲坩堝鑄造試驗(yàn),研究了超聲施振對(duì)熔體冷卻時(shí)間及凝固組織的影響,并分析超聲細(xì)化組織的機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)施振溫度范圍在670℃-655℃和640℃-625℃時(shí),與未施加超聲相比,熔體在此溫度區(qū)間的冷卻時(shí)間較長(zhǎng);當(dāng)施振溫度范圍在625℃-590℃時(shí),熔體在此溫度區(qū)間的冷卻時(shí)間明顯較短;超聲波在640℃-625℃對(duì)熔體連續(xù)施振所得到的凝固組織細(xì)化效果明顯好于施振溫

3、度范圍為625℃-590℃時(shí),且在液相線下10℃對(duì)熔體施振同樣能得到細(xì)化的凝固組織;通過(guò)超聲場(chǎng)中枝晶臂受力模型的計(jì)算結(jié)果表明超聲波引起的聲流和機(jī)械效應(yīng)不能直接折斷枝晶臂,結(jié)合坩堝試驗(yàn)提出在超聲振動(dòng)的攪拌下,初生枝晶二次臂根部熔斷是重要的細(xì)化機(jī)制。
　　 3、通過(guò)共振理論探討超聲共振機(jī)理對(duì)熔體凝固過(guò)程的影響,主要包括以下幾個(gè)方面:通過(guò)對(duì)超微粒和宏觀實(shí)心球體的固有頻率進(jìn)行計(jì)算和分析,得出熔體中引起共振的粒子半徑范圍為1μm到10μm