铝熔体超声波辅助除气工艺及其对铸锭缺陷的影响规律

摘要

熔体中凝固前的初始氢含量对凝固后组织的缺陷及性能有着重要的影响，主要影响铸锭的气孔、疏松、裂纹和密度、强度。
　　本文主要有以下几个方面的研究:
　　1.通过实验，详细分组讨论了氯盐、超声波、超声辅助氯盐除气，惰性气体、超声辅助惰性气体除气，搅拌、超声辅助搅拌除气工艺下对熔体的除气效率的影响。结果发现:1％含量氯盐除气效率为18.6％,超声施加10min时的除气效率为45.7％，而超声辅助氯盐除气下的除气效率为47.2％，分别提高了153.7％和3.3％;惰性气体通入500s时的除气效率为40.1％，而超声辅助惰性气体下的除气效率为56.7％，提高了41.4％;搅拌情况下，搅拌时间小于3min或搅拌速度小于150r/min时，熔体中气体含量会小幅减小，最大除气效率分别为6.3％和3.6％，而超声波辅助搅拌除气下除气效率为38％。
　　2.超声波作用可提高气孔产生的临界氢含量，抑制气孔的产生。结果发现:氯盐除气下临界氢含量远小于0.240ml/100g(Al)，超声辅助氯盐除气的临界氢含量为0.226ml/100g(Al);惰性气体作用下临界氢含量为0.226ml/100g(Al)，超声辅助惰性气体下的临界氢含量为0.248ml/100g(Al);搅拌时，不存在相应的临界氢含量，而超声辅助搅拌下的临界氢含量为0.190ml/100g(Al)。
　　3.超声波的施加，明显改善组织的显微缩松。超声对裂纹的影响:晶界中的H和Mg的结合会阻碍晶界作为协调区的变形过程，增加开裂敏感性。研究发现超声的施加会影响Mg元素的分布，使Mg在晶界和晶内分布趋于均匀，减小了晶界与晶内Mg的偏析比;无超声时晶界和晶内Mg比值为3.031，超声时晶界和晶内Mg比值为1.989，减弱了Mg-H的结合，使产生裂纹的敏感性减弱。

目录

声明

摘要

1 概述

1．1 引言

1．2 铝合金超声波除气国内外研究概况

1．3 铝合金氯盐除气研究概况

1．4 铝合金惰性气体除气及搅拌国内外研究概况

1．5 铝熔体中气体对铝合金缺陷影响的研究概况

1．6 研究意义及论文内容

2 超声波辅助除气工艺对铝熔体除气效率影响的实验研究

2．1 引言

2．2 实验材料及设备装置

2．3 超声辅助氯盐除气工艺的实验研究

2．3．1 氯盐除气机理

2．3．2 氯盐除气实验步骤

2．3．3 超声除气实验步骤

2．3．4 超声辅助氯盐除气实验步骤

2．3．5 结果分析及讨论

2．3．6 超声波除气作用机理的探讨

2．4 超声辅助惰性气体除气工艺的实验研究

2．4．1 惰性气体除气实验步骤

2．4．2 超声辅助惰性气体除气实验步骤

2．4．3 结果分析及讨论

2．5 超声辅助搅拌除气工艺的实验研究

2．5．1 搅拌实验步骤

2．5．2 结果分析及讨论

2．6 超声辅助除气工艺对除气效率影响的对比

2．7 本章小结

3 超声波辅助除气工艺对铝合金铸锭气孑L缺陷的影响

3．1 引言

3．2 铸锭气孔生长机理

3．3 铸锭气孔率实验研究的实验设备及步骤

3．3．1 实验设备

3．3．2 实验步骤

3．4 铸锭气孔率实验研究的结果分析及讨论

3．4．1 氯盐含量对样品密度及相对气孔率的影响

3．4．2 超声作用时间对样品相对气孔率的影响

3．4．3 超声辅助氯盐除气对样品相对气孔率的影响

3．4．4 惰性气体除气对样品相对气孔率的影响

3．4．5 超声辅助惰性气体除气对样品相对气孔率的影响

3．4．6 搅拌对样品相对气孔率的影响

3．4．7 超声辅助搅拌对样品相对气孔率的影响

3．4．8 超声辅助除气工艺下相对气孔率的对比

3．4．9 超声辅助除气工艺下熔体的临界氢含量的对比

3．4．10 除气工艺下气孔宏观图

3．4．11 影响铸锭气孔产生的因素

3．5 本章小结

4 超声波辅助除气工艺对铝合金铸锭疏松和冷裂缺陷的影响

4．1 引言

4．2 除气工艺对铸锭疏松缺陷的影响的实验研究

4．2．1 实验设备

4．2．2 实验样品

4．2．3 实验结果分析及讨论

4．3 超声作用对铸锭冷裂影响的实验研究

4．3．1 铸锭裂纹产生的机理

4．3．2 实验设备

4．3．3 试验样品的制备

4．3．4 实验结果分析及讨论

4．4 缺陷对铸锭抗拉强度影响的实验研究

4．4．1 实验设备

4．4．2 实验步骤

4．4．3 实验结果分析及讨论

4．5 本章小结

5 全文总结及展望

5．1 主要研究内容及结论

5．2 存在的问题及展望

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢