直入式超聲波施振鑄造試驗及其凝固動力學(xué)機(jī)理研究.pdf

1、引入超聲外場制備材料是當(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非常復(fù)雜的物理過程和多場耦合過程。利用超聲波細(xì)化凝固組織、改善溫度場、應(yīng)力場形態(tài),有利于鋁合金成型過程的優(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、通過進(jìn)行7050鋁合金大鑄錠超聲半連續(xù)鑄造試驗,考察超聲波對不同直徑鑄錠凝固組織的細(xì)晶效果,分析整個截面及特殊點(diǎn)的晶粒平均尺寸,試驗結(jié)果得出超聲振

2、動對半連續(xù)鑄錠整個截面都有細(xì)晶作用。
　　 2、通過7050鋁合金的超聲坩堝鑄造試驗,研究了超聲施振對熔體冷卻時間及凝固組織的影響,并分析超聲細(xì)化組織的機(jī)理。實驗結(jié)果表明:當(dāng)施振溫度范圍在670℃-655℃和640℃-625℃時,與未施加超聲相比,熔體在此溫度區(qū)間的冷卻時間較長;當(dāng)施振溫度范圍在625℃-590℃時,熔體在此溫度區(qū)間的冷卻時間明顯較短;超聲波在640℃-625℃對熔體連續(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,且在液相線下10℃對熔體施振同樣能得到細(xì)化的凝固組織;通過超聲場中枝晶臂受力模型的計算結(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)合坩堝試驗提出在超聲振動的攪拌下,初生枝晶二次臂根部熔斷是重要的細(xì)化機(jī)制。
　　 3、通過共振理論探討超聲共振機(jī)理對熔體凝固過程的影響,主要包括以下幾個方面:通過對超微粒和宏觀實心球體的固有頻率進(jìn)行計算和分析,得出熔體中引起共振的粒子半徑范圍為1μm到10μm