鋁合金因其密度小﹑抗腐蝕強(qiáng)﹑強(qiáng)度大﹑易加工等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于航空航天﹑軌道交通﹑房屋構(gòu)架等多個(gè)領(lǐng)域。但由于鋁合金在熔煉過(guò)程中會(huì)與空氣中的水蒸氣反應(yīng)產(chǎn)生氫原子,并被鋁液吸收,而未溶的氫易使鑄錠產(chǎn)生氣孔和夾雜等缺陷,降低了其使用壽命,所以研究高效的鋁熔體凈化技術(shù)至關(guān)重要。本文提出一種將旋轉(zhuǎn)吹氣攪拌法與功率超聲除氣法相結(jié)合的復(fù)合除氣方法,該方法利用吹出氣泡的吸附作用將熔體中的氫去除,從而達(dá)到凈化目的。熔體中氣泡形態(tài)及分布規(guī)律與除氫效率密切相關(guān),但由于鋁熔體高溫不透明,直接研究復(fù)合場(chǎng)下氣泡形態(tài)、分布規(guī)律非常困難,故本課題采用FLUENT軟件,先討論旋轉(zhuǎn)吹氣過(guò)程中攪拌參數(shù)對(duì)氣泡分布狀態(tài)及內(nèi)部流場(chǎng)特性的影響,找出最佳攪拌參數(shù)組合;在保證其他參數(shù)不變的情況下,討論了超聲參數(shù)對(duì)氣泡分布特性及內(nèi)部流場(chǎng)分布規(guī)律的影響。數(shù)值模擬結(jié)果可知:轉(zhuǎn)速是影響攪拌場(chǎng)下氣泡鏈形狀的主要因素,而氣流量是影響攪拌場(chǎng)下氣泡尺寸的主要因素。隨著轉(zhuǎn)速的增加,氣泡鏈依次呈現(xiàn)“外拋”狀﹑“S”狀和內(nèi)凹狀;而隨著氣流量的增加,氣泡體積顯著上升。轉(zhuǎn)速是影響內(nèi)部攪拌流場(chǎng)的主要因素,轉(zhuǎn)速越大,流場(chǎng)內(nèi)部的液相速度﹑湍流強(qiáng)度和壓力梯度越大,而氣... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁(yè)數(shù)】：66 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鋁熔體精煉除氣裝置示意圖

Lauterborn[37,38]早在 1987 年采用高速全息攝影技術(shù)幀速率，研究得出液體的非線性聲響應(yīng)是由空化泡本身和的；此后，觀察了聲場(chǎng)下單﹑雙個(gè)氣泡的徑向震蕩，以沖擊波)和光學(xué)(發(fā)光)發(fā)射的相關(guān)圖像；Appel[39]采用兩臺(tái)高角來(lái)觀察空化泡運(yùn)動(dòng)軌跡，經(jīng)過(guò)圖像后處理后發(fā)現(xiàn)聲空氣泡形成的動(dòng)態(tài)物體，而空化泡多產(chǎn)生于聲幅低壓區(qū)及等人發(fā)現(xiàn)空化泡在雙頻聲場(chǎng)下的聚結(jié)程度與組合中單個(gè)關(guān)，在雙頻聲場(chǎng)中的氣泡壽命比單頻長(zhǎng)，且潰滅溫度較場(chǎng)下的潰滅對(duì)稱性不及單頻聲場(chǎng)下好。Ma[41]建立了一套裝置，示意圖如圖 1-2 所示，研究了在固定頻率 18kHz 聲過(guò)程及雙氣泡的合并過(guò)程，并結(jié)合理論模型，分析導(dǎo)致素。

其裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-3 所示。通過(guò)水模擬確定最佳參數(shù)，再進(jìn)行鋁熔體除氣實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò) 5 分鐘的除氣，鋁合金的密度可達(dá)到 2.7 kg/dm3。圖 1-3 超聲振動(dòng)系統(tǒng)示意圖Fig.1-3 Schematic diagram of ultrasonic vibration systemXu[47,48]采用超聲-真空除氣方式對(duì)鋁合金脫氣效果的影響，通過(guò)比較試樣密度和氫含量在超聲﹑真空﹑超聲-真空不同情況下隨時(shí)間的變化，最終得出超聲波會(huì)加快真空除氣進(jìn)程，超聲波-真空復(fù)合除氣方式是一種高效﹑無(wú)污染的熔體

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]流體控制方程的超聲空化泡動(dòng)力學(xué)模擬[J]. 楊日福,洪旭燁.  應(yīng)用聲學(xué). 2018(04)
[2]鋁熔體旋轉(zhuǎn)噴吹凈化過(guò)程數(shù)值仿真[J]. 范超,胡義華,周雄新,龍思遠(yuǎn),楊懷德.  特種鑄造及有色合金. 2014(06)
[3]C2Cl6除氣劑-超聲場(chǎng)聯(lián)合處理對(duì)鋁合金氫含量及力學(xué)性能的影響[J]. 賈征,樂(lè)啟熾,張志強(qiáng),王紅玲,崔建忠.  稀有金屬材料與工程. 2014(06)
[4]7050鋁合金施加超聲鑄造的數(shù)值模擬[J]. 張立華,朱彪.  機(jī)械工程材料. 2013(01)
[5]底吹氬氣和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)復(fù)合作用對(duì)兩相流動(dòng)行為影響[J]. 王芳,李寶寬.  東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2011(09)
[6]鋁合金和鎂合金除氫方法及進(jìn)展[J]. 賈征,張志強(qiáng),樂(lè)啟熾,崔建忠.  鑄造. 2011(07)
[7]氣液攪拌槽內(nèi)氣泡尺寸與局部氣含率的CFD模擬[J]. 李良超,王嘉駿,顧雪萍,馮連芳,李伯耿.  浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2010(12)
[8]鋁熔體旋轉(zhuǎn)噴吹除氣過(guò)程的數(shù)值研究[J]. 孫會(huì),莫曉飛,鄭瑞香.  材料科學(xué)與工藝. 2010(05)
[9]功率超聲對(duì)7050鋁合金除氣凈化作用的試驗(yàn)研究[J]. 李曉謙,陳銘,趙世璉,李開(kāi)曄,吳昊.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2010(18)
[10]熔體吹氣發(fā)泡法制備泡沫鋁的準(zhǔn)三維數(shù)值模擬[J]. 劉紅,解茂昭,尹洪超,王德慶.  遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2009(05)

博士論文
[1]AZ系鎂合金熔體變質(zhì)與除氣研究[D]. 劉軒.東北大學(xué) 2016

碩士論文
[1]機(jī)械攪拌槽混合數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 鄧遠(yuǎn)鋒.廣西大學(xué) 2017
[2]鋁合金熔體雙噴頭旋轉(zhuǎn)精煉技術(shù)模擬研究[D]. 蘇志付.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[3]鐵水預(yù)處理過(guò)程中噴氣攪拌的實(shí)驗(yàn)與模擬研究[D]. 邵品.昆明理工大學(xué) 2009
[4]基于FLUENT軟件的超聲空化數(shù)值模擬[D]. 孫冰.大連海事大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3221243