功率超聲制備鋁合金半固態(tài)漿料機理初探.pdf

1、功率超聲在液態(tài)金屬結(jié)晶過程中可以細化晶粒并且提高結(jié)晶組織的致密度，這在國內(nèi)外已有不少報道。然而，有關(guān)其作用機理的研究報道較少。研究功率超聲對金屬結(jié)晶組織的作用機理，是進行工藝優(yōu)化的前提，因而意義重大。本課題以具體的實驗為依據(jù)進行理論分析，探索了功率超聲對金屬結(jié)晶過程的作用機理。 分別采用800W、1000W和1500W等三種不同功率的超聲波對A356合金熔體進行處理，超聲波加載方式為從鋁液下部加載，結(jié)果表明超聲波功率越大，試件結(jié)

2、晶晶粒越細小，組織致密性越好。功率超聲可使鋁液中具有大量結(jié)構(gòu)缺陷的樹枝晶碎斷，增加形核率，因而細化了晶粒。晶粒細化后，改善了鋁液凝固時的補縮狀況，此外，功率超聲還能打碎鋁液中包裹著的氣泡，使結(jié)晶組織“針孔”缺陷消除。在本研究范圍內(nèi)，超聲波功率越大，效果越明顯。 改變鋁液頂端的承載方式（頂端處于自由狀態(tài)，下稱“開式”；頂端封閉，下稱“閉式”），讓功率超聲在這兩種方式下振動處理鋁液，發(fā)現(xiàn)閉式承載方式下比開式承載方式下枝晶破碎得更為徹

3、底，結(jié)晶組織也更為致密。這是因為閉式承載方式通過改變聲路阻抗匹配狀況而使超聲波能量利用率得到提高的結(jié)果。 提出了超聲波功率和頻率參數(shù)對鋁液及其結(jié)晶組織作用的力學(xué)意義，以及超聲波傳播過程中鋁液內(nèi)部產(chǎn)生摩擦與破壞現(xiàn)象的能量轉(zhuǎn)變機理。在此基礎(chǔ)上，初步建立了功率超聲破碎枝晶理論的數(shù)學(xué)模型，該模型雖然不能直接用于具體的數(shù)學(xué)計算，但卻能有效地反映出影響枝晶破碎條件的主要因素及其影響規(guī)律，并對功率超聲細化晶粒的實驗具有一定的指導(dǎo)意義。文中還提