直入式超聲波施振鑄造試驗及其凝固動力學機理研究.pdf

1、引入超聲外場制備材料是當今材料科學發(fā)展的前沿技術,超聲波處理金屬熔體是一個非常復雜的物理過程和多場耦合過程。利用超聲波細化凝固組織、改善溫度場、應力場形態(tài),有利于鋁合金成型過程的優(yōu)化,獲得高性能的鑄造產品。本文主要以7050鋁合金超聲鑄造為切入點,主要研究了以下幾方面內容:
　　 1、通過進行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晶效果,分析整個截面及特殊點的晶粒平均尺寸,試驗結果得出超聲振

2、動對半連續(xù)鑄錠整個截面都有細晶作用。
　　 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,并分析超聲細化組織的機理。實驗結果表明:當施振溫度范圍在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化的凝固組織;通過超聲場中枝晶臂受力模型的計算結果表明超聲波引起的聲流和機械效應不能直接折斷枝晶臂,結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化機制。
　　 3、通過共振理論探討超聲共振機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