高能超聲對(duì)金屬凝固組織的作用

（1）超聲波對(duì)純金屬凝固組織的作用Eskln用超聲波處理高純鋁,處理后使晶粒度從3.1增大到37.5,拉伸強(qiáng)度從54MPa提高到70MPa,硬度從HB17.2提高到HB19.7,同時(shí)延伸率也得到了改善。

Abramov和Gurevich使用超聲波處理具有不同點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的純金屬, 結(jié)果表明超聲處理能使具有不同點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的金屬晶粒細(xì)化, 力學(xué)性能提高。

（2）超聲振動(dòng)對(duì)低熔點(diǎn)合金凝固組織的作用Eskin等采用10kw的超聲波對(duì)鋁合金的凝固過程進(jìn)行了較為深入的研究。試驗(yàn)表明, 純鋁經(jīng)過超聲處理,拉伸強(qiáng)度可以提高6%一10%，而含有微量元素的鋁經(jīng)過超聲處理拉伸強(qiáng)度卻可以提高20%一25%。在連續(xù)鑄造中, 用超聲波處理Al一Si合金,也取得了良好的效果,對(duì)初生Si相的細(xì)化作用十分顯著(見圖l)。

（3）超聲振動(dòng)對(duì)鋼和鐵凝固組織的作用超聲處理對(duì)鋼和鑄鐵的細(xì)化效果也是十分明顯的。研究表明, 普通碳鋼中含碳量越高, 超聲處理的效果就越明顯。對(duì)st40鋼進(jìn)行變質(zhì)和超聲振動(dòng)的聯(lián)合處理試驗(yàn),不僅得到了晶粒細(xì)化的珠光體組織, 而且鐵素體網(wǎng)也被打碎。超聲處理使W18工具鋼中碳化物偏析明顯減輕, 微觀組織得到細(xì)化,共晶體碳化物也得到細(xì)化。

Abramov研究了超聲處理對(duì)鋼力學(xué)性能的影響己。對(duì)于鑄態(tài)亞共析碳鋼,超聲處理后強(qiáng)度提高了20%一30%,塑性提高了30%一40%；而過共析鋼經(jīng)超聲處理后,屈服強(qiáng)度提高了75%,同時(shí)塑性也有增大。經(jīng)過超聲處理的鐵素體和奧氏體鋼無論是在室溫還是在工作溫度下, 強(qiáng)度和塑性同時(shí)得到了改善。

超聲細(xì)化的機(jī)理

國(guó)外眾多學(xué)者對(duì)超聲細(xì)化的機(jī)理進(jìn)行了探討,提出了破碎理論和過冷生核理論, 這些理論的核心主要是聲空化現(xiàn)象。

(1)超聲破碎理論。該理論認(rèn)為高能超聲形成的大量空化氣泡在超過一定閡值的聲壓下發(fā)生崩潰井產(chǎn)生激波,將已結(jié)晶長(zhǎng)大的晶粒打碎,使晶粒得到細(xì)化比。

（2）過冷生核理論。還有一些學(xué)者認(rèn)為,超聲波產(chǎn)生的空化泡的增大和內(nèi)部液體的蒸發(fā)會(huì)降低空化泡的溫度,這將導(dǎo)致空化泡表面的金屬熔液溫度降低,因此在空化泡的附近就可能形成晶核。

Abdel一Rehim根據(jù)前人的工作,將超聲處理的細(xì)晶作用歸納為以下四方面：1、空化現(xiàn)象引起的空冷；2、振蕩器的冷卻和攪拌；3、坩堝壁的冷卻；4、脈沖超聲的時(shí)問延遲。

姓名：何工
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