双振头功率超声处理A356半固态浆料组织演变研究

摘要

半固态成形技术作为二十一世纪前沿性金属加工技术,获得均匀细小的球状初晶组织一直是许多研究者孜孜以求的工作目标。目前,半固态浆料的制备方法多种多样,国内外的研究者们也提出了各自不同的制浆方法,其中间接功率超声法以其无污染、效率高、工艺流程简单等优点成为新型的先进环保技术,也是研究的重点。
　　本课题设计了一套漏斗型双振头功率超声装置,并利用该装置制备了A356铝合金半固态浆料,研究了相关工艺参数对半固态微观组织的影响规律。漏斗型双振头超声处理装置对A356铝合金熔体制备半固态组织有明显的细化和球化作用。漏斗角度为45°时,最佳的浇注温度为610℃。浇注温度为610℃时,进行水淬后的浆料边缘显微组织中的初生α–Al的形貌最好,晶粒尺寸为29μm,分布最为均匀,球化效果也最为明显,其平均形状因子为0.84。当浇注温度为620℃时,水淬后半固态A356铝合金浆料的中心显微组织中的初生α–Al的晶粒尺寸为32μm,平均形状因子为0.78,且中心组织与边缘组织的温差在10℃左右。相同浇注温度下,流道上凝料的半固态A356铝合金浆料的显微组织中的初生α–Al的形貌以及晶粒大小大部分都介于水淬后的边缘金相组织和中心金相组织之间。
　　根据超声振动装置使半固态浆料得到明显细化晶粒的实验结果,探讨了超声效应对半固态熔体的结晶过程的影响。在异质形核过程中,热效应提供了更大的能量起伏,力学效应提供了更大的结构起伏,从而促使异质形核的形核率提高,且力学效应和声流效应比热效应引起的作用更加显著。液相中的质点向晶胚运动的动力不仅来源于热起伏,还来自于超声效应中力学效应的定向团聚作用。超声效应影响最大的是在介于正负温度梯度下的胞状晶生长,超声效应加速胞晶的细化,最终形成类球状组织。晶体生长的速度受超声波的特殊影响而加快,声流的搅拌作用对其影响也就越大。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 功率超声概述

1.3 金属半固态成形工艺概述

1.4 本课题的研究内容及意义

第二章 双振头功率超声实验装置设计

2.1 漏斗型双振动头装置的整体思路

2.2 功率超声电源发生器

2.3 超声换能器

2.4 超声变幅杆

2.5 装置其他部件结构及功能设计

2.6漏斗型完整的装置图

第三章 功率超声处理合金半固态浆料实验及结果分析

3.1 实验材料的选择与熔炼

3.2 实验方案的设计

3.3 实验结果与分析

3.4 本章小结

第四章 功率超声振动对半固态组织的影响分析

4.1 功率超声在金属凝固中的主要作用

4.2 功率超声对熔体结晶的机理研究

4.3 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 本课题的结论

5.2 本课题的后期展望

参考文献

攻读学位期间发表文章

致谢