功率超聲制備鋁合金半固態(tài)漿料機(jī)理初探.pdf

1、功率超聲在液態(tài)金屬結(jié)晶過(guò)程中可以細(xì)化晶粒并且提高結(jié)晶組織的致密度，這在國(guó)內(nèi)外已有不少報(bào)道。然而，有關(guān)其作用機(jī)理的研究報(bào)道較少。研究功率超聲對(duì)金屬結(jié)晶組織的作用機(jī)理，是進(jìn)行工藝優(yōu)化的前提，因而意義重大。本課題以具體的實(shí)驗(yàn)為依據(jù)進(jìn)行理論分析，探索了功率超聲對(duì)金屬結(jié)晶過(guò)程的作用機(jī)理。 分別采用800W、1000W和1500W等三種不同功率的超聲波對(duì)A356合金熔體進(jìn)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(xì)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(shù)枝晶碎斷，增加形核率，因而細(xì)化了晶粒。晶粒細(xì)化后，改善了鋁液凝固時(shí)的補(bǔ)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(kāi)式”；頂端封閉，下稱“閉式”），讓功率超聲在這兩種方式下振動(dòng)處理鋁液，發(fā)現(xiàn)閉式承載方式下比開(kāi)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?yàn)殚]式承載方式通過(guò)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(duì)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(guò)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(jī)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(jì)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(duì)功率超聲細(xì)化晶粒的實(shí)驗(yàn)具有一定的指導(dǎo)意義。文中還提