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超聲波熔體處理對鋁合金組織和性能的影響

內容來源:超聲波清洗機   發布日期:2016-06-24 08:59:51

 試驗研究超聲波熔體處理對鋁合金組織和性能的影響中南大學胡化文陳康華黃蘭萍劉紅衛鄭強要是AW)3),使其成為結晶核心,從而促進了形核,因此能細化晶粒,并得到較高抗拉強度和塑性的鑄錠。研究超聲作用對其顯微組織和力學性能的影響。結果表明:對7055鋁合金熔體作用超聲能細化晶粒和均勻化組織,提高其抗拉強度,并能大幅度提高其塑性。

  在金屬或合金凝固過程中施加振動是改善其組織結構、提高力學性能的有效方法之一111.超聲振動的高能量及其他的特殊效應,極大地提高了振動對凝固的作用效果。超聲波在液體中傳播時,液體分子受到周期性交變聲場的作用,產生聲空化、聲流效應及力學機制,引起熔體中流動場、壓力場和溫度場的變化,從而產生一些特殊的效果。空化泡的崩潰可以導致過冷液體中固體的形核,提高液相形核率自行設計)熔煉用石墨坩堝尺寸為:內徑80 mm,可熔煉1.6kg的7055鋁合金。

  6石墨坩堝7.'熔體8.爐村9.耐火磚1.2超聲波功率的測量利用超聲波使水溫度上升的原理,將超聲變幅桿插入盛水透明燒杯3 mm深處(水質量為m1,燒杯質量為m2)作用一定時間t的超聲,測量作用超聲前后的水溫并算出溫差AT(用水銀溫度計測量溫度)根據熱功轉換,算出水在超聲作用之后上升的熱量,按照以下公式算出超聲波功率CP)。

  C2分別為水和燒杯的比熱容。

  因為變幅桿端部的振幅始終為一定值,因此認為在傳入熔體的超聲能量是不變的,也即其功率不變。試驗相關數據:C1數據算出P=4.0 1.3熱處理對所鑄造試樣采用可控硅控溫的電阻爐(其溫度誤*國家重點基礎研究發展規劃項目G19990649⑴及軍工配套項目MKPT―03-148胡化文,男1979年出生,碩士,中南大學粉未冶金國家重點,經超聲處理的合金晶粒明顯細化而且均勻,常規澆注的鑄錠在非平衡結晶凝固過程中,最后凝固的區域溶質富集導致晶界和晶內形成大量非平衡共晶相和粗大的第二相,在均勻化后這些粗大的第二相仍然大量存在。從其中還可以看出在630 1下作超聲處理后晶粒大小相近,而在670°C下作超聲處理后的晶粒尤其細小,在710°C的條件下則比較粗大,但比未作超聲處理的要細小。從還可以看出經過超聲處理后第二相粒子數目大大減少。

  7055鋁合金均勻化淬火金相組織(~f經功率為4.表1為7055鋁合金熔體在超聲處理以及未經超聲處理的條件下澆注試樣的力學性能對比,由此可以看出經超聲處理后,合金鑄態伸長率提高了107%熱處理后伸長率提高了102%,鑄態的抗拉強度提高約18%,表1試樣處理試樣狀態經功率為4.0W超聲處理15s鑄態未經超聲處理鑄態經功率為4.0W超聲處理15s熱處理未經超聲處理熱處理是拉伸試樣掃描斷口照片,均取自拉伸試樣中心區域斷口即該斷口所示為合金處于3向拉應力狀態下的斷裂特征。3向拉應力狀態使得斷裂特征趨向于脆性斷裂。此外,超聲處理和未經超聲處理的斷口形貌很相似,斷裂屬于結晶相弓I起的晶內斷裂與晶界斷裂的混合型斷裂。從中還可看出,7055合金中晶粒呈現部分解理特征,經過超聲處理后,晶粒細化,這種特征得以弱化。在高倍下可以明顯看出,經過超聲處理的斷口韌窩小而且密集,未經超聲處理的韌窩大而且稀疏。

  超聲熔體處理細化了晶粒,從而改善了合金的變形協調性,使得晶粒變形均勻。

  0超聲處理15 c7⑴C常規鑄造d.670C'熔體經40超聲處理15 7055鋁合金SEM斷口掃描照片超聲波熔體處理對鋁合金組織和性能的影響3討論超聲作用產生的空化效應使晶粒細化、組織均勻。

  空化效應的產生與超聲的作用溫度是密切相關的,溫度過高形核困難,溫度過低熔體粘度太大,不利于超聲波在熔體中的傳導,不利于空化效應的產生。7055鋁合金的液相線為625°C,本次試驗認為在7055合金液相線上約50作用超聲可以獲得較細的晶粒。超聲作用的主要機理是:當熔體中導入超聲波以后由于聲壓交替變化,在某一瞬間、某一區域產生高壓或負壓的空化現象,即產生高壓力的壓相,或高真空的拉相。當壓相通過時,受到來自各方面的高壓作用;當拉相通過時則產生相應的拉應力,形成空腔。當壓相再一次通過時,這些小空腔又可能發生閉合。

  在實際的鋁合金熔體中包含大量的未溶雜質(主要是AI2O3顆粒)H被吸附在這些顆粒的表面缺陷處,同時也包圍在這些顆粒周圍,在超聲的這種空化作用下空化泡在液態鋁-氫氣-固態Al23雜質的界面上形成,AI2O3顆粒表面缺陷處的H以及熔體中的H擴散到新形成的氣泡中,氣泡在極短的時間內迅速長大、崩潰,這樣AI2O3顆粒表面被熔體基體所填充。H在熔體內的溶解度隨著溫度的升高而增加,在對熔體作超聲處理時,熔體的溫度如果過高(如710°C)則在作相同的超聲處理后,熔體中剩余的H含量相對較高,在降溫過程中這些H又吸附到Ak3顆粒表面缺陷處,使原本已被活化的雜質再度成為雜質,從而使得晶粒細化不明顯。因為超聲的空化作用提高形核率,消除了微觀和宏觀偏析,改善了鋁合金的微觀組織,使其力學性能得到提高。

  4結論()超聲波對熔體的空化效應促進了晶核的形成,從而細化了晶粒。

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