超声振动对Al-Fe合金凝固组织及高温性能的影响

利用受控凝固和受控振动相结合的实验装置和方法,研究了超声参振对Al-Fe合金熔体温度场以及组织形态和抗拉强度的影响.试验表明:熔体的温度场随振动功率的增加和振动时间的延长而升高,并趋于一个平衡的温度场;超声参振可以显著细化先共晶FeAl3相;超声参振凝固的Al-Fe合金的热稳定性好,有良好的应用前景.     

铝铁合金的研究进展与应用状况

综述了Al-Fe合金的国内外研究现状，阐述了共晶、过共晶铝铁合金及其在快速凝固条件下的凝固特点，概述了添加Ca、Mg、Mn、RE等微量元素及采用热速处理、电流处理、交变磁场、超声振动等工艺条件对Al-Fe合金微观组织的影响规律，叙述了目前Al-Fe合金的应用状况，并对铝铁合金的研究及应用前景进行了展望。     

Fe含量对金属型铸造Al-Fe合金组织形态的影响

研究了不同Fe含量的Al-Fe合金在金属型铸造条件下的组织形态.在金属型铸造条件下,亚共晶Al-Fe组织由发达α-Al枝晶与枝晶间隙链接呈网状的细小共晶Al3Fe相所组成;共晶Al-Fe合金组织为弯曲针棒状共晶Al3Fe相和共晶α-Al相共生生长组织;过共晶Al-Fe合金随着Fe含量增加初生Al3Fe相的形态由针棒状向针片状再向长针状转变,初生相周围共晶Al3Fe相依附在初生相表面生长而形成离异共晶组织.并对不同含Fe量时合金的凝固过程进行了分析探讨.     

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。     

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.     

超声功率对金属型铸造ZL114A合金致密度的影响

在ZL114A熔体浇注过程中施加超声振动,研究超声波功率对合金致密度的影响。结果表明,超声波功率大小对ZL114A合金的组织细化和致密度提高效果明显。随着超声功率增加,试样的致密度提高,当超声施振功率提高到600 W时,合金的致密度达到峰值0.9986,此后随着功率增大,合金致密度有下降的趋势。通过金相组织观察分析,发现超声波的空化作用及声流作用可以细化晶粒、减少缩孔、缩松,从而提高凝固组织致密度。     

超声驻波作用下Al-20%Si合金的微观组织演变

采用超声驻波处理Al-20%Si合金熔体,研究不同超声驻波处理功率下Al-20%Si合金的微观组织演变,探讨超声驻波对Al-20%Si合金凝固过程的作用和组织细化的机理。结果表明:超声驻波能抑制初晶硅的析出,但声辐射力的作用使已析出的初晶硅偏聚长大;超声驻波处理能实现共晶硅"片状.纤维状"明显的形态转变,凝固后共晶硅转变为频繁分支细小的纤维状;超声功率越大,共晶硅"片状.纤维状"的形态转变越明显;超声驻波可以用于亚共晶Al-Si合金的变质处理中。     

Zr和超声对Mg_(97)Y_2Cu_1合金凝固组织的影响

对比研究了Zr、超声以及Zr和超声复合处理对长周期结构Mg_(97)Y_2Cu_1合金凝固组织的影响,同时考察了复合处理条件下,不同的超声输出功率、处理时间和施振温度对合金凝固组织的影响。结果表明,Zr和超声均可以显著细化合金的凝固组织,且Zr和超声复合处理对合金凝固组织的细化效果最佳;在复合处理条件下,当超声输出功率在0~900 W范围内,超声处理时间在0~120s范围内,随着输出功率或处理时间的增加,合金的晶粒逐渐细化;在660~730℃范围内,随着超声施振温度的降低,合金的晶粒逐渐细化。     

功率超声双振动头处理A356半固态熔体的研究

利用两套自制的功率超声双振动头试验装置,对A356铝合金流动熔体进行处理获得半固态浆料,对比分析了1.0kW和1.5kW超声换能器交错式排布流道及对向式排布流道装置处理A356合金的凝固组织,研究了合金熔体在运动状态中加上功率超声场影响下的凝固机理,分析了功率超声的机械效应、热效应及声流效应对半固态金属结晶的影响。结果表明,浆料经处理后的试样金相组织的细化、球化效果与振动头的摆放位置有关,交错式比对向式处理效果好;流道上的凝料因激冷和整个凝固过程都在流道上受到振动影响而更细小,流出流道的晶粒易长大,受到超声和斜流道影响而球化更好。     

超声振动对近共晶Al-Si活塞合金凝固组织的影响

研究了超声振动对Al-11.5Si-4Cu-2Ni-1Mg-0.45Fe合金凝固组织的影响。结果表明,经超声振动的合金中,初生硅形貌由长条状转变为多边形状,并得到了显著细化。其中空化效应产生的大过冷度引起的异质形核和生长时间缩短是初生硅细化的主要原因。随着超声功率的增加,初生硅由长条状转变为短棒状,α-Al₅FeSi相由块状转变为半圆形态。共晶硅和金属间化合物形态的演变和细化主要是由空化效应引起的固体破碎、均匀的溶质分布、均匀的温度场及共晶生长时间的缩短造成的。     

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。     

Effect of side transmission of power ultrasonic on structure of AZ81 magnesium alloy

In order to promote the application of power ultrasonic in metallurgic industry, ultrasonic vibration is introduced from the side of AZ81 ingot by adopting the automatic-attracting amplitude transformer horn which has independently been designed and produced, and the effect of the side transmission of ultrasonic on the solidification structure of metal is investigated. The results show that under this experimental condition, power ultrasonic can greatly improve the solidification structure of AZ81 magnesium alloy. Compared with the traditional modification methods in which inoculants are added into melt, power ultrasonic has a better performance. The present research gives us a new way for the application of ultrasonic refinement technique.     

超声波开始导入时的熔体温度对Al-Cu合金铸锭组织的影响

研究超声波开始导入时的熔体温度(即熔体过热度)对铝铜合金铸锭组织的影响,分析超声波处理条件下,熔体过热度对铝铜合金铸锭细化率的影响因素.结果表明,随着开始导入时熔体过热度的增加,铸锭的细化效果大幅度地降低.     

超声振动对Mg-8Li-3Al合金凝固组织及性能的影响

在Mg-8Li-3Al合金的凝固过程中,不同功率的超声波被引入到合金熔体中。在超声作用下研究Mg-8Li-3Al合金的微观结构、耐腐蚀性能和力学性能。基于超声空化作用及声流作用,对超声细化机制进行分析。结果表明：在施加超声波后,合金的α相形貌从粗大的蔷薇状结构变为细小的近球状结构。当超声波功率为170W时,能够获得细小的球状结构。与没有施加超声场的合金相比,施加超声场（功率170W,作用时间90s）后的合金耐腐蚀性明显提高,力学性能也有很大改善,抗拉强度和伸长率分别提高了9.5%和45.7%。     

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。     

超声波作用下半固态A356合金的制备与理论研究

采用自制的一套超声处理装置,研究了在此装置下施加超声振动对A356合金熔体组织的细化作用。结果表明,在此装置下加载超声功率,对A356合金的组织有细化作用,而且超声功率越大,组织细化效果越明显,另外,施振温度不同,效果也不一样,在选取施振温度分别为640、620、600℃时,施振温度为640℃时,效果最好。     

Ultrasound-Assisted Solidification of a Cu-Cr Alloy

Ultrasonic cavitation radiates huge power in a small solidifying bulk, leading to significant grain refinement, purification and homogenization of the final alloys. Ultrasound vibration has mostly been used for treating the solidification of light metals, but it is difficult to directly introduce ultrasonic vibration into copper alloy due to the lack of proper sonotrode. In this work, we have used a Sialon ceramic sonotrode to propagate acoustic waves in a Cu-Cr alloy melt. Significant grain refinement and modification of primary Cr have been obtained. With the ultrasound vibration treatment, the mechanical properties of the as-cast Cu-Cr alloy have been improved. The wear resistance of the Cu-Cr alloy has also shown enhancement with respect to the untreated alloy.     

低功率超声处理对LC9合金初生晶粒的影响

以超声波输出功率密度、处理时间、熔体施振温度和铸型预热温度为研究因素,对LC9合金熔体施加低功率超声振动进行了试验研究。结果表明,通过控制低功率超声熔体处理参数与凝固条件,可以制备出初生相为球状或细小颗粒状晶体的LC9合金;功率密度在0～5W/cm2范围内,随着功率密度的增大,初生晶粒逐渐细化,但功率密度大于5W/cm2后,初生晶粒大小不再发生明显变化;随着搅拌时间的增加或施振温度的提高,初生晶粒尺寸先减小后增大,其转折点分别为45s和660℃;在室温～450℃的范围内,随着铸型预热温度的增加,晶粒尺寸迅速增大,当预热温度高于300℃时,超声波所起的晶粒球化效果被削弱。