振动激发金属液形核技术基础研究

摘要

基于“晶体游离”、“枝晶熔断”和“结晶雨”三种等轴晶形成理论，提出了振动激发金属液形核设想。其技术特征是：当一种带有冷却结构且进行高频振动的晶核发射器棒体插入金属液内时，在棒体表面将迅速形成大量的细小晶粒，这些晶粒在振动的作用下可被连续不断地弹射至金属液中，成为金属液凝固过程中等轴晶的形核核心，从而提高铸坯组织的均匀性。分别以30％氯化铵水溶液、锌和不锈钢为研究对象进行了大量的物理模拟实验，初步探讨了振动激发金属液形核过程机理，考察了振动激发金属液形核技术对于促进铸坯均质化的效果。结果表明：振动激发形核过程中产生的晶粒始于晶核发射器棒体的表面；振动和冷却促进了溶液表面结晶雨的形成；为了促进晶核的游离，要确保棒体表面的温度介于溶液的固、液相线温度之间；对金属液进行振动激发形核处理后，锌和不锈钢的凝固组织中的等轴晶率可达到80％。通过对铁素体不锈钢液进行振动激发形核处理后，钢的凝固组织中等轴晶率可提高到80％以上。