發(fā)布時(shí)間：2020-10-20 17:27

　　 超聲波作為一種控制金屬凝固的重要方式,能夠顯著改善材料的組織和性能,是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)課題,同時(shí)也是制備超級(jí)金屬的一種發(fā)展方向。目前研究的熱點(diǎn)主要集中在超聲對(duì)晶粒細(xì)化和除氣的影響,而超聲波對(duì)金屬組織和性能的影響是全面而復(fù)雜的,如超聲波對(duì)溶質(zhì)固溶度的影響,超聲對(duì)晶粒取向的影響,超聲與傳統(tǒng)晶粒細(xì)化劑的對(duì)比等亟需深入和細(xì)致的研究,這樣才能夠?qū)Τ曈绊懡饘俳M織的機(jī)理有更深刻的認(rèn)識(shí)和理解。本課題選擇超聲對(duì)鋁合金組織和性能的影響作為切入點(diǎn),主要研究如下內(nèi)容:(1)在Al-10Mg合金熔體不同冷卻階段施加超聲波,研究凝固組織、Mg的固溶度和晶粒取向的差別。研究發(fā)現(xiàn)超聲波在凝固過(guò)程中施加超聲的效果優(yōu)于凝固前施加超聲的效果,證實(shí)了超聲波能夠極大程度地細(xì)化合金晶粒,晶粒尺寸從厘米級(jí)細(xì)化至微米級(jí),同時(shí)有效地提高了Mg在晶內(nèi)的固溶度,未超聲時(shí)Mg在晶內(nèi)的固溶度僅有1.01%,經(jīng)超聲處理后Mg在晶內(nèi)的固溶度為10.12%,超聲不但提高了Mg在晶內(nèi)的固溶度,而且提高了Mg在晶界的固溶度。在不同的冷卻階段施加超聲的晶粒取向不同,采用邊—邊匹配模型對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行了解釋,Al的{220}和Mg的{1011}最為匹配,錯(cuò)配度d值最小,僅為4.92%。(2)研究超聲和傳統(tǒng)的晶粒細(xì)化劑對(duì)3003鋁合金在微觀組織、Mn元素固溶度和塑性性能的影響:超聲波比Al-5Ti-B具有更好的晶粒細(xì)化效果,超聲波能夠提高了Mn在基體中固溶度,未經(jīng)超聲時(shí)銅元素集中在晶界分布,而經(jīng)過(guò)超聲處理后,銅元素均勻地分布在整個(gè)樣品中。這些效果是采用傳統(tǒng)細(xì)化劑所無(wú)法替代的。通過(guò)Gleeble1500D進(jìn)行的熱力模擬實(shí)驗(yàn),證實(shí)了超聲處理過(guò)的3003合金具有更好的力學(xué)性能。(3)在實(shí)際生產(chǎn)中,對(duì)超聲和傳統(tǒng)晶粒細(xì)化劑Al-5Ti-B的細(xì)化效果進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)超聲波比傳統(tǒng)的晶粒細(xì)化劑具有很好的晶粒細(xì)化效果,無(wú)需引入元素,就能夠消除采用Al-5Ti-B細(xì)化所具有的裂邊現(xiàn)象。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)超聲波與晶粒細(xì)化劑疊加使用的效果較差,并對(duì)該現(xiàn)象進(jìn)行了解釋。
【學(xué)位單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TG146.21
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 選題的背景及意義
    1.2 超聲的應(yīng)用物理基礎(chǔ)簡(jiǎn)介
        1.2.1 超聲的產(chǎn)生和傳導(dǎo)
        1.2.2 超聲的非線性效應(yīng)
    1.3 超聲波在鋁合金熔煉中應(yīng)用的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 超聲場(chǎng)對(duì)金屬凝固組織的影響
        1.3.2 超聲場(chǎng)對(duì)成分偏析的影響
        1.3.3 超聲場(chǎng)影響凝固組織的機(jī)理
    1.4 課題的選題意義和研究?jī)?nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)及研究方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)裝置
    2.2 樣品制備
    2.3 樣品表征
第3章 超聲波對(duì)Al-10Mg組織與性能的影響
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)方法
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與步驟
    3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        3.3.1 超聲波對(duì)Al-10Mg晶粒尺寸的影響
        3.3.2 超聲波對(duì)Al-10Mg固溶度的影響
        3.3.3 超聲波對(duì)Al-10Mg晶面取向的影響
    3.4 本章小結(jié)
第4章 超聲波對(duì)3003鋁合金組織與性能的影響
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)方法
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與步驟
    4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        4.3.1 超聲波對(duì)3003鋁合金晶粒尺寸的影響
        4.3.2 超聲波對(duì)3003鋁合金固溶度的影響
        4.3.3 熱變形條件對(duì)經(jīng)超聲處理3003鋁合金流變應(yīng)力行為的影響
        4.3.4 熱變形條件對(duì)3003鋁合金高溫穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力的影響規(guī)律
    4.4 本章小結(jié)
第5章 超聲波對(duì)1060鑄軋鋁合金組織的影響
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)方法
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備
        5.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與步驟
    5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        5.3.1 超聲波對(duì)1060鋁合金鑄軋板晶粒尺寸的影響
        5.3.2 超聲和Al-5Ti-B疊加使用效果變差的原因
    5.4 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果

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本文編號(hào)：2848949