熔体保温条件下超声波施振参数对Al-1%Si合金铸锭凝固组织的影响

以Al-1%Si合金为对象,分别使用两种不同功率的超声波发生器,在熔体保温的条件下通过改变两种不同的超声波施振参数(施振温度以及施振时间),研究了这两种参数对合金铸锭凝固组织的影响.结果表明,在保温条件下,以150 W的超声波发生器通过改变施振温度可以得到细小且分布均匀的等轴晶,最佳保温温度范围为684～654 ℃;另外,在684 ℃保温条件下,以2 000 W的超声波发生器通过改变施振时间也可以得到均匀分布的细小等轴晶组织,最佳施振时间为60 s.在保温条件下,过高的施振温度以及过长的施振时间都会引起熔体内较大的热效应,使细小的晶核发生重熔,从而使得晶粒粗化.     

熔体超声处理对AZ91镁合金除气的影响

研究了超声处理对AZ91镁合金除气效果的影响。结果表明,采用超声波处理可以有效的去除镁合金熔体中的气体,从而提高铸锭的致密度。超声除气效果与施加功率和处理时间密切相关。在本实验条件下:超声功率105 W,处理时间60 s时除气效果最好,除气率可达73%。超声波不仅具有良好的除气效果,而且可以细化铸锭的铸态组织,均匀细小的组织则有利于气泡的上浮和熔体补缩;经过超声处理后,铸锭的硬度值可从未处理的30.7增大至74,提高了141%。     

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.     

高强超声对Mg-Ca合金凝固组织的影响

研制了镁合金熔体功率超声处理设备及附属装置.通过对镁合金熔体进行超声处理和改变熔体状态来研究超声功率、施振时间和施振温度等参数对镁合金微观组织的影响.结果表明,经功率超声处理后,镁合金的凝固组织细小,并随超声功率的增加,镁合金微观组织细化程度提高,但功率提高到一定程度时,组织有粗化的趋势;施振时间和施振温度等处理参数对镁合金凝固组织也有较大影响.同时也表明功率超声对镁合金熔体处理有良好的应用前景.     

超声处理对AZ91D-3Ca镁合金凝固组织的影响

以超声波输出功率、处理时间、熔体施振温度和铸型预热温度为研究对象,对AZ91D-3Ca阻燃镁合金熔体施加超声振动进行了研究.结果表明,通过控制超声熔体处理参数与凝固条件可以细化AZ91D-3Ca阻燃合金的凝固组织.当超声功率密度在0～5.56 W/cm2时,随着超声功率密度的增大,合金的初生晶粒逐渐细化;当功率密度大于5.56 W/cm2时,合金的初生晶粒不再发生明显变化.当超声处理时间为15s时,合金的初生晶粒最为细小;在30～60 s范围内,超声处理时间的增加对初生晶粒细化效果的影响不明显.在600～690℃范围内,随着施振温度的提高,合金的初生晶粒先细化后粗化,其转折点为630℃.在室温～690℃范围内,随着铸型预热温度的增加,合金的初生晶粒逐渐粗化.     

熔体温度对超声处理Mg-Zn-Er合金组织和性能的影响

采用高强超声熔体处理法制备Mg-Zn-Er合金,研究了导入超声时熔体温度对合金铸态显微组织和性能的影响。结果表明,在超声处理时间和超声输出功率分别为100s和600W时,随着导入超声时熔体温度的提高,合金的铸态显微组织由粗大的枝晶转变为细小均匀圆整的晶粒,并得到最佳的导入超声熔体温度为718℃。在此温度下导入超声时,制得的Mg-5Zn-2Er合金晶粒最细小圆整、粒径分布最均匀,其室温抗拉强度和伸长率都达到最大值,分别为199.6MPa和11.6%,而合金的高温抗拉强度则为最小值。     

超声场作用下Mg-4Al-1Si合金凝固组织

采用自行研制的镁合金熔体超声处理装置对Mg-4Al-1Si合金熔体进行处理,研究超声处理功率、超声处理时间和超声处理温度对其凝固组织及相形貌的影响。结果表明:超声处理可以显著细化Mg-4Al-1Si合金的凝固组织,适当提高超声功率和处理温度以及适当延长处理时间均可增强细化效果。650℃Mg-4Al-1Si合金熔体经270W超声处理50s可以取得较好的细化效果,平均晶粒尺寸为107μm,为未经超声处理合金晶粒尺寸(383μm)的28%。另外,经超声处理的Mg-4Al-1Si合金中Mg2Si相由未经超声处理时的粗大汉字状转变为细小、弥散分布的颗粒状。     

超声处理对AZ31镁合金组织和性能的影响

通过在AZ31镁合金熔体中施加超声波,研究不同超声处理功率和施振时间对AZ31镁合金显微组织和性能的影响,探讨了超声波对AZ31镁合金晶粒细化的作用机理。结果表明,超声波在合金液中的各种效应能够使合金晶粒明显细化,晶粒尺寸均匀,提高了AZ31合金的力学性能。超声功率和施振时间都是影响合金组织和性能的重要因素,随着超声功率的提高,施振时间的延长,合金晶粒细化明显,抗拉强度提高,但当功率、时间达到一定程度时,晶粒细化趋势下降,抗拉强度下降。超声功率为600W,施振时间为100s时,晶粒尺寸、AZ31合金抗拉强度最佳。     

熔体超声波处理对Al-5%Si铸锭凝固组织的影响

为了研究超声波对金属熔体凝固过程中的影响,使用Al-5%Si合金进行了实验.在实验中采用几种不同的方法处理金属熔体:不添加除气剂、只添加除气剂、既添加除气剂又进行超声波处理.利用克劳修斯-克拉柏龙方程分析了超声波细化金属铸锭凝固组织的机理.结果表明,除气剂的添加与否对Al-5%Si合金铸锭组织的细化没有影响,铸锭由粗大的柱状晶组织构成;采用合适的超声波处理时间,Al-5%Si合金铸锭的等轴晶获得率大幅度提高,可使整个铸锭组织变为细化的等轴晶组织;超声波振动时间过长将导致铸锭内气孔的增加;根据克劳修斯-克拉柏龙方程,某一强度的超声波引起的压力冲击波作用,导致液相转变为固相,引起了超声波的细晶作用.     

高强超声对Mg-Zn-Er合金显微组织和性能的影响

采用高强超声熔体处理法制备Mg-Zn-Er合金,研究了超声处理时间和超声输出功率对镁合金铸态显微组织和性能的影响.研究结果表明,随超声处理时间的延长或超声输出功率的增大,合金的铸态显微组织由粗大的枝晶转变为细小均匀圆整的晶粒,当处理时间或输出功率达到一定值后再延长处理时间或增大输出功率,组织有粗化的趋势.合金凝固组织中产生了沿晶界不连续分布的析出相和大量均匀弥散分布于合金基体中的析出相微粒.当熔体温度、超声处理时间和超声输出功率分别为718℃、100 s和600W时,制得的Mg-5Zn-2Er合金晶粒细小均匀圆整,其室温抗拉强度和伸长率分别为199.6MPa和11.6%.     

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。     

Degassing effect of ultrasonic vibration in molten melt and semi-solid slurry of Al-Si alloys

In the process of semi-solid slurry preparation with direct ultrasonic vibration (UV) by dipping the horn into the melt, one of the questions is whether the gas content in the melt would be increased or not by the cavitation effect of ultrasonic vibration. By application of quantitative gas content measurement technique, this paper investigated the effect of the ultrasonic vibration on the gas content of both the melt and the semi-solid slurry of Al-Si alloys, and the variations of the gas contents in two kinds of aluminum alloys, i.e., A356 alloy and Al-20Si-2Cu-1Ni-0.6RE alloy (Al-20Si for short). The results show that ultrasonic vibration has an obvious degassing effect on the molten melt, especially on the semi-solid slurry of Al-Si alloy which is below the liquidus temperature by less than 20 ℃. The ultrasonic degassing efficiency of the A356 alloy decreases with the reduction of the initial gas content in the melt, and it is nearly unchanged for the Al-20Si alloy. The gas content of both alloys decreases when the ultrasonic vibration time is increased. The best vibration time for Al-20Si alloy at the liquid temperature of 710 ℃ and semi-solid temperature of 680 ℃ is 60 s and 90 s, respectively; and the degassing efficiency is 48% and 35%, respectively. The mechanism of ultrasonic degassing effect is discussed.     

超声凝固细晶技术的研究与发展

详细介绍了超声波对锡锑合金、铝基合金、镁合金以及铁基合金等合金凝固组织的细化效果及其作用机理;超声凝固细晶技术是在金属凝固过程中引入适当强度的超声振动,以细化组织的一种新型技术,与传统的细品技术相比,超声技术减少了对环境和材料本身的污染,提高了材料的可回收性;同时,对超声细晶技术的发展前景进行了展望.     

Assessment of solidification characteristics of carbon-inoculated Mg-3%Al melt by thermal analysis

The Mg-3%Al melt was inoculated by carbon with different holding time. The effect of holding time on grain refining efficiency was evaluated. The solidification characteristics of the carbon-inoculated Mg-3%Al melt with different holding time were assessed by computer-aided cooling curve analysis. The results showed that Mg-3%Al alloy could be effectively refined by carbon inoculation. Slight fading phenomenon occurred with increasing the holding time to 60 min. Carbon inoculation could significantly influence the shape of cooling curves of Mg-3%Al melt. The nucleation starting and minimum temperatures increased. The recalescence undercooling and duration decreased to almost zero after carbon inoculation. The grain refining efficiency of carbon inoculation could be assessed by the shape of the cooling curve and solidification characteristic parameters including nucleation starting and minimum temperatures, recalescence undercooling and duration.     

Effect of ultrasonic stirring on temperature distribution and grain refinement in Al- 1.65%Si alloy melt

A series of experiments were conducted for Al-1.65%Si （mass fraction） alloy melt to study the formation of grain refining structure with ultrasonic stirring. The cooling curves of ingots with ultrasonic were measured and compared with those without ultrasonic. At the same time, the effect of the time of ultrasonic stirring on solidification structure of ingots was investigated. The influence of ultrasonic on the grain-refining efficiency of ingots was analyzed. In order to well understand the melts behavior under ultrasonic, by using ammonium chloride solution, the simulation experiment was carried out and the temperature distribution in ingot with or without ultrasonic was compared. The results indicate that the ultrasonic reduces the temperature inhomogeneity of melt, i.e. the ultrasonic helps to homogenize the melt temperature. The effect of stirring and heat generation in ingot start to occur with increasing the time of ultrasonic stirring.     

Microstructure refinement of Sn-Sb Peritectic alloy by power ultrasonic

Sn-Sb peritectic alloy was treated with 400 W, 600 W and 800 W ultrasonic, respectively, to study the effect of power ultrasonic on solidification microstructure. Results show that power ultrasonic can refine α phase and β phase of the alloy, as well as eliminate gravitational segregation. Moreover, 600 W ultrasonic demonstrated the best refining effect, not only homogenous and fine solidification microstructure can be obtained, the cubical β phase crystals can also be spheroidized.     

超声波对Al-20Si合金中初晶Si的影响

采用高能超声波对Al-20Si合金熔体进行处理,研究超声波以不同的导入方式对过共晶Al-Si合金中初晶Si的细化效果的影响。试验表明,在Al-20Si合金凝固过程中进行超声波处理,可以促进形核,破碎组织中粗大块片状初晶Si,减小晶粒尺寸,提高圆整度,并使其分布均匀。由于超声波的衰减效应,采用不同方式导入超声波进行处理时,对合金凝固组织的作用效果有较大区别。采用超声波导入杆在距熔体中心1/2半径处做环绕运动导入超声波,能够对初晶Si产生较好的细化效果,所获得的凝固组织细化区域更大,初晶Si分布更加均匀。     

铸造镁合金旋转喷吹除气的试验研究

研究了旋转喷吹技术在AZ91镁合金熔体除气净化处理上的应用。采用减压凝固法考察了旋转喷吹的除气净化工艺的净化效果，确定了最佳的除气时间。利用金相显微镜观察了除气前后合金的微观组织。对除气前后的合金，进行了金属型和低压砂型铸造试验浇注，并对其力学性能进行了测试和比较。研究结果表明，经过30min旋转喷吹除气处理后，能快速显著地降低镁合金中的含气量，AZ91合金金属型和低压砂型试样的力学性能都明显地得到提高，特别是合金的伸长率得到大幅度的提高。     

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。