超声处理对7050铝合金凝固组织晶粒细化影响

研究了功率超声对7050铝合金凝固组织晶粒细化规律。实验结果表明,功率超声施振对7050凝固组织有显著细化作用,并随施振功率的增大,晶粒细化效果增强。但超声施振功率增大到一定程度后,晶粒细化效果不再明显。在铝熔体凝固过程的不同温度区间施加超声振动,温度过高、过低都会减弱细化效果,超声最佳施振温度区间为760～660℃。施振功率为240W时平均晶粒尺寸可达67μm。对平均晶粒尺寸与超声功率分析表明:超声施振功率与细化晶粒尺寸近似满足负指数递减关系,这为超声细晶技术在工业应用方面提供了实验依据。     

Pb-Sn合金在功率超声场中的凝固过程研究

研究了功率超声在铅锡合金凝固过程的作用,分析了超声功率、施振温度、熔体的冷却方式等参数的影响机制。结果表明,在功率超声作用下,声空化效应和声流效应使含铅5%的铅锡合金的凝固组织明显细化,随着超声功率的增加,合金组织的细化程度提高,但功率提高到一定程度时,细化作用减弱;施振温度、熔体的冷却方式等参数对超声在铅锡合金凝固过程的作用有较大的影响。     

功率超声对纯铝凝固组织的影响

对1.5kg的纯铝熔体进行了功率超声辅助凝固试验,研究了功率超声对不同纯度纯铝凝固组织的影响,并比较了机械搅拌与功率超声的细化效果。结果表明,功率超声可以有效细化99.7%工业纯铝以及99.992%高纯铝的凝固组织。功率超声与机械搅拌相比,所获得的凝固组织更均匀且不易产生铸造缺陷。本研究还基于结晶游离理论讨论了功率超声的细化机理。功率超声的空化作用促进了超声耦合头附近液面的异质形核,声流作用则促进了晶粒的游离和沉淀。此二者的综合效应是等轴晶区形成的主要原因。     

功率超声对纯铝凝固组织的影响

对1.5 kg的纯铝熔体进行了功率超声辅助凝固试验,研究了功率超声对不同纯度纯铝凝固组织的影响,并比较了机械搅拌与功率超声的细化效果。结果表明,功率超声可以有效细化w(Al)=99.7%工业纯铝以及w(Al)=99.992%高纯铝的凝固组织。功率超声与机械搅拌相比,所获得的凝固组织更均匀且不易产生铸造缺陷。基于结晶游离理论讨论了功率超声的细化机制。功率超声的空化作用促进了超声耦合头附近液面的异质形核,声流作用则促进了晶粒的游离和沉淀。此二者的综合效应是等轴晶区形成的主要原因。     

功率超声对铝熔体作用机理研究

研究了在一定超声参数条件下,功率超声对高温铝熔体凝固过程的影响.通过与常规铝锭粗大的柱状晶对比,在高温铝熔体中加入功率超声,能使铝锭晶粒细化,组织分布均匀,铝锭微观晶粒组织表现为细小的等轴晶.着重论述了空化效应及其产生的高温高压理论,从而讨论了局部高温高压在铝熔体凝固过程中引发的各种效应和动力学问题,并从空化效应、声流效应和力学效应等方面,探讨了功率超声对高温铝熔体凝固过程中的作用机理.通过对铝锭组织结果分析总结出,功率超声对高温铝熔体凝固过程是多种效应综合作用的结果,这为功率超声有效应用于铸造提供一定的理论基础.     

超声振动对Zn-55Al-1.6Si合金凝固组织的影响

研究了超声振动工艺参数对Zn-55Al-1.6Si合金凝固组织的影响.结果表明,Zn-55Al-1.6Si合金熔体经过超声振动处理后,凝固组织发生了显著变化.随着超声功率增大,初生α相由粗大的树枝晶变为细小圆整的蔷薇状;超声功率增至200 W后,继续增大施振功率,细化效果没有明显变化.在超声功率一定的条件下,施振温度区间对凝固组织也有影响.当超声终止温度在液相线以下时,初生α相变为各向同性的蔷薇状及近球状,且超声终止温度越低,组织越细小圆整.施振功率为200 W左右、施振温度区间为620～540℃时,是较为理想的超声细化处理工艺,此时粗大的枝晶状α-Al骨架变为细小球状.     

功率超声对Pb-Sn合金凝固行为的影响

研究了功率超声对铅锡合金凝固过程的影响,分析了其影响机制.结果表明,在功率超声作用下,声空化效应和声流效应使含铅5%的铅锡合金的凝固组织明显细化,并且经过功率600W的超声处理后,先析出相的析出温度升高3℃,凝固温度升高了5℃.随着超声功率的增加,合金组织的细化程度提高,但功率提高到一定程度时,细化作用减弱.     

高强超声对Mg-Ca合金凝固组织的影响

研制了镁合金熔体功率超声处理设备及附属装置.通过对镁合金熔体进行超声处理和改变熔体状态来研究超声功率、施振时间和施振温度等参数对镁合金微观组织的影响.结果表明,经功率超声处理后,镁合金的凝固组织细小,并随超声功率的增加,镁合金微观组织细化程度提高,但功率提高到一定程度时,组织有粗化的趋势;施振时间和施振温度等处理参数对镁合金凝固组织也有较大影响.同时也表明功率超声对镁合金熔体处理有良好的应用前景.     

超声振动功率对AZ31B镁合金铸锭凝固组织的影响

采用熔体超声处理及底部水冷工艺,在不同功率参数条件下制备了AZ31B镁合金铸锭,用定量金相系统测定和比较凝固组织中初生α-Mg相的晶粒尺寸.结果表明,随着超声功率的增加,声空化的形核作用增强,晶核数量增多.同时,声流速度加快,对结晶潜热和二次枝晶臂根部溶质的扩散、破碎枝晶的分散作用更强,α-Mg相形态由枝晶状向蔷薇状和球状转变.超声功率为600 W时,对α-Mg初生相的细化效果最佳,晶粒平均尺寸细化到93 μm.当功率升高到800 W时,由于热效应超过了对流散热作用,晶粒又变得粗化.     

超声空化对7050铝合金的细晶分析

7050铝合金半连续铸造过程中施加一定功率的超声,晶粒细化较为明显。从结晶热力学和动力学两方面,运用理论计算结合试验分析了超声振动在熔体中引起的空化泡共振机理,发现超声的空化效应能显著增大晶核的振动能量,从而显著增大晶核振动频率,引起晶粒的细化。定量研究了空化效应对7050铝合金铸造凝固过程中能量的传递及晶核振动频率的变化。探讨了超声在铝合金熔体中传播时空化泡的频率及其初始平衡半径对晶核振动频率及其形核规律的影响。     

超声处理对AZ31镁合金组织和性能的影响

通过在AZ31镁合金熔体中施加超声波,研究不同超声处理功率和施振时间对AZ31镁合金显微组织和性能的影响,探讨了超声波对AZ31镁合金晶粒细化的作用机理。结果表明,超声波在合金液中的各种效应能够使合金晶粒明显细化,晶粒尺寸均匀,提高了AZ31合金的力学性能。超声功率和施振时间都是影响合金组织和性能的重要因素,随着超声功率的提高,施振时间的延长,合金晶粒细化明显,抗拉强度提高,但当功率、时间达到一定程度时,晶粒细化趋势下降,抗拉强度下降。超声功率为600W,施振时间为100s时,晶粒尺寸、AZ31合金抗拉强度最佳。     

熔体温度对Pb-Ag合金组织和电化学性能的影响

采用恒定的超声功率、频率和施振深度,在不同温度区间对Pb-Ag合金熔体施加超声振动,探讨功率超声对Pb-Ag合金的显微组织及电化学性能的影响。结果表明,随着熔体温度的升高,超声空化效应和声流作用发挥的越充分,过低或过高的熔体温度因超声处理不充分或熔体内部热效应,均导致晶粒粗大。仅在370℃保温条件下,超声波处理能使组织显著细化均化,电化学性能提升,电阻率下降12.95%,极化电位负移290 m V,槽电压下降1.77%,达到了一定的节能降耗的目的,为今后制备高性能低能耗的Pb-Ag合金电极奠定基础。     

超声波处理对高碳钢凝固组织的影响

主要研究超声处理对高碳钢凝固组织的作用,分析了超声波功率水平、实验温度对凝固组织的影响。结果表明,超声处理可以明显细化高碳钢的凝固组织;随着超声功率的增加,组织细化程度提高,功率提高到一定程度,细化作用不再明显增强;超声处理效果与实验温度密切相关,温度较低时,树枝晶组织发达,温度为1570℃时,几乎完全转变为等轴晶组织。对高碳钢凝固过程进行超声处理时,起主要作用的是声空化、声流以及超声空化产生的局部高温。     

熔体保温条件下超声波施振参数对Al-1%Si合金铸锭凝固组织的影响

以Al-1%Si合金为对象,分别使用两种不同功率的超声波发生器,在熔体保温的条件下通过改变两种不同的超声波施振参数(施振温度以及施振时间),研究了这两种参数对合金铸锭凝固组织的影响.结果表明,在保温条件下,以150 W的超声波发生器通过改变施振温度可以得到细小且分布均匀的等轴晶,最佳保温温度范围为684～654 ℃;另外,在684 ℃保温条件下,以2 000 W的超声波发生器通过改变施振时间也可以得到均匀分布的细小等轴晶组织,最佳施振时间为60 s.在保温条件下,过高的施振温度以及过长的施振时间都会引起熔体内较大的热效应,使细小的晶核发生重熔,从而使得晶粒粗化.     

超声场作用下Mg-3Ca合金除气及细化的工艺研究

对Mg-3Ca合金熔体进行超声处理来研究超声功率、施振时间和施振温度对合金除气及凝固组织的影响。结果表明,采用超声波处理技术,可以有效去除Mg-3Ca合金熔体中的气体,从而提高铸锭的致密度。超声除气效果与施振功率、处理时间及处理温度密切相关。当施振功率过小、处理时间过短或过长及处理温度过高或过低均不会有良好的除气效果。熔体处理温度为:700℃,超声功率为150W,处理时间为120s时除气效果最好,除气率可达53.8%。另外,超声波在去除熔体中气体的同时,也使得铸锭的凝固组织变得细小、均匀。粗大的树枝晶不利于气泡的上浮和熔体补缩;而均匀、细小的等轴晶则有利于这一点。     

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 实验室研究了超声波对工业纯铝凝固组织的影响，找出了超声波影响金属铸锭凝固组织的一般规律，并将其应用的到工业中试验。研究表明，超声波处理明显改善工业纯铝的凝固组织，细化了晶粒，但是在工业试验中实验室所用设备功率并不能满足现场要求，试验效果不明显，需要根据现场条件改用大型超声波设备来实现晶粒的细化。     

熔体超声处理温度区间对镁合金凝固组织的影响

在镁合金的凝固过程中,分别采取液相线以上处理、液相线以下处理和连续处理三种方式进行熔体超声处理,研究不同温度区间内超声作用下凝固组织的细化机制。实验结果表明:声空化的过冷形核作用可降低起始形核温度、提高形核率和凝固速度,声流的搅拌作用则可使温度场均匀,加快结晶潜热的释放,从而细化初生α-Mg晶粒。连续处理方式在超声的有效作用温度范围内全程进行处理,其细化效果优于液相线以上和液相线以下处理方式,可将AZ91D镁合金的平均晶粒尺寸由220μm降至约51μm,AZ31B镁合金的平均晶粒尺寸由300μm降至约113μm。     

表面脉冲磁场作用时间对7A04铝合金凝固过程的影响

采用自行设计的表面脉冲磁场装置对7A04铝合金的凝固过程进行了处理。分析了磁场作用时间对铸锭内部质量、凝固组织、凝固温度及硬度的影响。结果表明:随着表面脉冲磁场作用时间的延长,铸锭内部中心截面气孔数量和大小明显减小,铸锭中心的凝固组织细化效果也越明显。在磁场作用时间分别为5、10、20 s时,铸锭中心凝固组织晶粒平均尺寸较未处理试样分别细化了4.6%、8.3%、17.4%,相比之下,磁场作用时间20 s时,晶粒均匀细化效果最好,并且中心凝固温度的过冷度增加了1.3℃,硬度值为109HV,与未处理试样相比提高了21.7%。     

超声频率对铝熔体除气影响的试验研究

在不同温度区间下向99.7%的工业纯铝和7050铝合金熔体中施加频率分别为15kHz和20kHz的相同功率超声波,利用 HYSCANⅡ测氢仪测量每次试验后熔体中的氢含量,进而探讨频率对铝熔体超声除气的影响规律及其作用机制。试验表明,超声作用能显著降低铸锭中的氢含量;熔体氢含量随着温度的升高而增大;熔体温度在660～720℃之间时,温度越低,除气效果越好,但是温度对除气效率影响不大;在相同功率和温度下,频率为15kHz的超声除气效率和除气效果都明显好于20kHz的。超声空化效应对产生大量的空化泡起着关键作用,超声频率对空化泡的长大以及熔体中氢的扩散具有重要作用。     

一种新型的含钛,硼的晶粒细化剂—钛添加剂

在工业纯铝及铝合金中加入微量的钛或钛和硼,会使其最终凝固组织显著细化.采取晶粒细化措施之后,可提高铸造速度,消除柱状晶组织,减少铸锭的裂纹、冷隔和偏析,提高合金韧性,优化工艺塑性,并改善合金的终了内在性能. 为了细化铸锭晶粒,我国大多数工厂目