功率超声对纯铝凝固组织的影响

对1.5kg的纯铝熔体进行了功率超声辅助凝固试验,研究了功率超声对不同纯度纯铝凝固组织的影响,并比较了机械搅拌与功率超声的细化效果。结果表明,功率超声可以有效细化99.7%工业纯铝以及99.992%高纯铝的凝固组织。功率超声与机械搅拌相比,所获得的凝固组织更均匀且不易产生铸造缺陷。本研究还基于结晶游离理论讨论了功率超声的细化机理。功率超声的空化作用促进了超声耦合头附近液面的异质形核,声流作用则促进了晶粒的游离和沉淀。此二者的综合效应是等轴晶区形成的主要原因。     

制备方法对AlTiCRE中间合金的组织及细化性能的影响

应用自蔓延反应合成法及熔铸搅拌法成功地制备出新型AlTiCRE复合细化剂,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等对中间合金细化剂相组成及显微组织进行了综合分析.试验结果表明:两种方法制备的稀土复合细化剂都能细化纯铝晶粒组织,反应法制备的细化剂的细化效果明显优于搅拌法细化剂.分析了细化剂中各相在Al液中的形核作用,提出了纯铝在凝固过程中的多级异质形核机制.     

功率超声对纯铝的细晶机制及作用区域研究

采用恒定的超声功率、频率和施振深度,在不同温度区间对铝熔体施加超声振动,探讨功率超声对工业纯铝熔体形核、晶体成长的影响及其作用机制.结果表明,经超声处理的铸锭,凝固组织显著细化,晶粒尺寸为77～405μm,平均抗拉强度纵向提高22.3%,横向提高20.5%,平均屈服强度纵向提高18.4%,横向提高17.5%,平均伸长率纵向提高30.7%,横向降低18.4%.超声空化效应对产生大量晶核、形成等轴晶组织起决定性作用.声流效应能阻止晶体长大、促进晶粒均匀分布、细化组织,但对晶核生成影响较小.当增大施振温度区间时,空化效应得到了充分发挥,结合声流搅拌作用,凝固组织细化程度提高.根据铸锭凝固组织,研究了功率超声的作用区域,发现选择合理的施振温度有利于工业纯铝的超声铸造.     

富铈混合稀土对工业纯铝中富铁相形貌的影响

研究了不同含量富铈混合稀土变质对含w(Fe)=2%的工业纯铝中富铁相组织形貌的影响。结果表明,w(Fe)=2%的工业纯铝中富铁相呈长针状或蠕虫状,添加稀土使该工业纯铝中的富铁相Al3Fe由长针状变为弥散细小的颗粒状。随着稀土含量的增加,α-Al晶粒逐渐得到细化,Al3Fe尺寸及数量不断减小。添加w(RE)=0.5%的稀土时,α-Al晶粒细化效果最佳,而且富铁相呈细小的颗粒状均匀分布在α-Al基体晶界处。     

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。     

采用Ce2O3制备的Al-Ti-C-Ce合金的组织及细化性能

采用氟盐法按w(Ti)∶w(C)=15∶1比例,加入1%的Ce制备了Al-4.5Ti-0.3C-1Ce中间合金,应用OM、SEM、EDAX及EPMA等手段分析了中间合金的成分、组织及细化特性。结果表明,由于Ce的加入,改善了TiAl3、TiC的形态和分布,细化了TiC粒子,使生成的TiC与TiAl3相分布均匀,稀土Ce和TiAl3反应生成Ti2Al20Ce相,主要富集在白色块状的TiAl3相上;Al-4.5Ti-0.3C-1Ce合金细化剂对纯铝的细化效果显著,当Ti添加量为0.015%时,纯铝的晶粒尺寸达70μm,细化效果最优。     

电磁搅拌和细化剂对Al-Mg-Mn合金组织的影响

研究了电磁搅拌和细化剂对铝合金铸态组织的影响.结果表明,电磁搅拌对晶粒尺寸具有显著细化作用,电磁搅拌作用下,细化剂对Al-Mg-Mn合金晶粒组织仍然具有重要影响,随着细化剂含量的增加晶粒愈加细小.在试验范围内,当细化剂含量为0.1%时,组织最为均匀细小.采用耐火材料铸模制备铸锭并在凝固过程连续测温,探讨了电磁搅拌对组织的细化机理.根据温度测量结果,可以认为电磁搅拌对组织的细化作用主要在于熔体流动使温度场趋于均匀,并促进了晶核的形成和游离.     

动态凝固条件下铝镁合金的晶粒细化行为与机理研究

为了获得具有细小、均匀等轴晶组织、性能优良的铝合金,讨论了在超声条件下掺杂Mg对铝合金晶粒细化的影响。分别在纯铝中添加1%、3%、5%、7%、9%、15%的Mg组成Al-Mg合金,置于超声振动条件下凝固。研究超声振动条件下不同溶质含量对铝合金凝固组织的影响,分析超声振动对同一试样表面不同部位凝固组织的影响。超声振动条件下,掺杂镁含量为9%的铝合金,能起到最好的晶粒细化效果。     

脉冲磁致振荡波形对纯铝凝固组织的影响

通过凝固试验、数值模拟和理论分析相结合的方法,研究了脉冲磁致振荡作用下电流波形对纯铝凝固组织的影响.结果表明:PMO处理使纯铝的凝固组织明显细化,其细化效果与PMO波形有关.对熔体施加能产生液面共振或次谐波共振的PMO波形,能显著增强凝固组织的细化效果.铸型尺寸的变化使熔体液面的固有频率改变,进而使细化效果最佳的PMO...     

机械振动对纯Al晶粒细化及凝固收缩的影响

研究了振动场对纯Al晶粒细化和凝固收缩的影响，并着重进行理论分析。实验结果表明：振动能明显细化晶粒，改善收缩。随着振动的加强，纯Al中心的等轴晶区逐渐增大，边缘部位的柱状晶区逐渐减小，当振击力达到81．87N时整个试样端面全部变为等轴晶。理论分析认为：振动引起的强烈冲击和搅拌作用使金属液产生晶粒游离、增殖、快速冷却是晶粒细化和收缩改善的根本原因。     

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.     

Effect of temperature conditions on grain refinement of Mg–Al alloy under ultrasonic field

The effects of temperature conditions on the grain refinement of a Mg–Al alloy by ultrasonic treatment were investigated. It was found the grain refinement strongly depended on the temperature. When the ultrasonic treatment was performed above the liquidus temperature, the better grain refinement was achieved in the ingot treated at 700 °C rather than at lower temperature. While for the cases of the ultrasonic treatment being ended below the liquidus temperature, the better refinement can be achieved at lower ending temperature. The undendritic structrue of UST ingots is obviously different with the dendritic structure of UMT ingots. The ultrasonic cavitation improves the nucleation temperature, resulting in greater undercooling to benefit the nucleation. The acoustic streaming accelerates the release of latent heat of solidification and shorten the time for grain growth. Both of the two factors contribute to achieve the grain refinement.     

超声波处理对工业纯铝晶粒细化的影响

试验研究了超声波处理时问和功率对工业纯铝晶粒细化程度的影响。结果表明,随着超声波处理时间的延长,工业纯铝的晶粒细化;随着超声波处理功率的增加,晶粒细化,但是细化程度逐渐减弱,超声波功率与晶粒细化作用之间有一阈值。     

熔体超声处理对高纯铝凝固组织的影响

通过实验并结合熔体中声场与流场的数值模拟,研究熔体超声处理对高纯铝凝固组织的细化。结果表明：经超声处理后高纯铝凝固组织在声发射端前沿产生锥形有效细化区,内部晶与壁面晶大量出现,其共同影响最终的组织细化。超声后的等温处理导致近半数的核心重熔。因此,异质形核与均质形核对超声细化同等重要。     

超声细化处理AZ80镁合金过程中的声场数值模拟

采用不同强度超声对AZ80镁合金熔体进行处理以改善合金的凝固组织。当施加的超声强度为30.48W/cm2时,合金的平均晶粒尺寸由未经超声处理时的303μm降低为148μm。为了进一步了解超声改善镁合金微观组织的机理,采用数值模拟的方法研究超声声压对空化泡行为的影响,并且对熔体中的超声场分布情况进行分析。结果表明,熔体内不同位置所受的声压是不同的,因此不同位置上的铸锭试样的晶粒细化程度也不同。随着超声强度的增加,声压值增加,而合金的晶粒尺寸则随之降低。     

超声波熔体处理方法对纯铝铸锭凝固组织的影响

研究了超声波熔体处理方法对纯铝铸锭凝固组织的影响，分析了没有添加除气剂不进行超声波处理、只添加除气剂不进行超声波处理、既添加除气剂又进行超声波处理的情况，以及超声波对纯铝凝固组织影响的原因。研究结果表明，采用合适的超声波振动处理时间，可以提高铸锭晶粒的细化率。     

功率超声对铝熔体作用机理研究

研究了在一定超声参数条件下,功率超声对高温铝熔体凝固过程的影响.通过与常规铝锭粗大的柱状晶对比,在高温铝熔体中加入功率超声,能使铝锭晶粒细化,组织分布均匀,铝锭微观晶粒组织表现为细小的等轴晶.着重论述了空化效应及其产生的高温高压理论,从而讨论了局部高温高压在铝熔体凝固过程中引发的各种效应和动力学问题,并从空化效应、声流效应和力学效应等方面,探讨了功率超声对高温铝熔体凝固过程中的作用机理.通过对铝锭组织结果分析总结出,功率超声对高温铝熔体凝固过程是多种效应综合作用的结果,这为功率超声有效应用于铸造提供一定的理论基础.     

Grain refinement of pure aluminum by direct current pulsed magnetic field and inoculation

The combined effects of direct current pulsed magnetic field (DC-PMF) and inoculation on pure aluminum were investigated, the grain refinement behavior of DC-PMF and inoculation was discussed. The experimental results indicate that the solidification micro structure of pure aluminum can be greatly refined under DC-PMF. Refinement of pure aluminum is attributed to electromagnetic undercooling and forced convection caused by DC-PMF. With single DC-PMF, the grain size in the equiaxed zone is uneven. However, under DC-PMF, by adding 0.05% (mass fraction) Al–5Ti–B, the grain size of the sample is smaller, and the size distribution is more uniform than that of single DC-PMF. Furthermore, under the combination of DC-PMF and inoculation, with the increase of output current, the grain size is further reduced. When the output current increases to 100 A, the average grain size can decrease to 113 μm.     

Performance comparison of AlTiC and AlTiB master alloys in grain refinement of commercial and high purity aluminum

1 Introduction Since AlTiC master alloys were improved greatly as a new type of master alloy used in grain refinement of aluminum and aluminum alloys in the middle of 1980s[1, 2], there were many important progresses in the preparation techniques and the …