在720℃下對(duì)半連鑄制備的ZL205A鋁合金鑄錠采用不同的超聲處理,通過調(diào)整超聲作用時(shí)間（2、4、6、8、10min）及超聲功率（0、100、120、140、160、180、200W）設(shè)計(jì)3組試驗(yàn),研究不同超聲場參數(shù)對(duì)鑄錠凝固組織影響的作用機(jī)理,并確定試驗(yàn)中的最優(yōu)超聲工藝參數(shù)組合。結(jié)果表明,超聲波作用于ZL205A鋁合金熔體能促進(jìn)共晶組織分布均勻化,顯著細(xì)化晶粒尺寸,提高鑄錠的綜合力學(xué)性能;超聲波能有效細(xì)化金屬間化合物,促進(jìn)金屬間化合物的形成及均勻分布,提高形核率,這是超聲作用改善鑄錠品質(zhì)的主要機(jī)理;當(dāng)超聲功率一定時(shí),超聲作用時(shí)間為10min時(shí)最佳;當(dāng)超聲作用時(shí)間一定時(shí),超聲功率為160W時(shí)最佳。試驗(yàn)可知,超聲作用時(shí)間為10min及超聲功率為160W時(shí),合金的性能最理想。 

【文章來源】：特種鑄造及有色合金. 2020,40(09)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

鑄錠內(nèi)部低倍腐蝕前后的宏觀形貌

圖1 鑄錠內(nèi)部低倍腐蝕前后的宏觀形貌試驗(yàn)設(shè)備包括：超聲波電源控制系統(tǒng)，其輸出功率分級(jí)可調(diào)，輸出頻率為（20±0.5)kHz；超聲振動(dòng)系統(tǒng)，主要包括PZT壓電陶瓷換能器、45號(hào)鋼變幅桿和鈦合金工具桿；輔助設(shè)備為SG2-12-12型電阻爐及溫度控制記錄儀、液壓式位移操作臺(tái)、K型熱電偶、石棉、石墨坩堝及304不銹鋼模若干；檢測設(shè)備為SPECTROMAXX直讀光譜儀、VHX-5000超景深三維立體顯微鏡、DMI4000M型Leica臺(tái)式金相顯微鏡、TESCAN MI-RA3LMU型掃描電鏡、Oxford XMax20能譜儀和Instron3369電子萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)等。

第1組試驗(yàn)為對(duì)照試驗(yàn)，Ⅰ號(hào)試樣在720℃保溫熔化后澆注到預(yù)熱至650℃的鋼模中，然后立即將鋼模中的鋁熔體進(jìn)行水冷，冷卻至常溫后將鑄錠取出，整個(gè)試驗(yàn)過程不施加超聲處理。第2組試驗(yàn)固定超聲功率大小，Ⅱ～Ⅵ號(hào)試樣在720℃保溫處理結(jié)束后立刻放入超聲輻射桿施加功率為160 W的超聲，處理時(shí)間分別為2、4、6、8、10min，待超聲處理后將其澆注到同樣預(yù)熱條件的鋼模中。第3組試驗(yàn)固定超聲時(shí)間，Ⅶ～Ⅺ號(hào)試樣在720℃保溫處理后立刻進(jìn)行10 min的超聲，施振功率分別為100、120、140、180、200 W，待超聲處理后將其澆注到同樣預(yù)熱條件的鋼模中。為了避免輻射桿對(duì)鋁熔體的激冷效應(yīng)，將超聲輻射桿預(yù)熱至600℃，試驗(yàn)過程中由于鋁液深度較淺，為讓超聲有效作用區(qū)域變大以及減小超聲桿移除過程中鋁熔體的波動(dòng)，超聲輻射桿浸入鋁熔體液面以下10 mm。將澆注所得試樣按照?qǐng)D4檢測試樣位置進(jìn)行取樣，經(jīng)研磨和拋光后，使用Keller試劑腐蝕后沖洗、吹干、標(biāo)記，使用超景深三維立體顯微鏡和掃描電鏡（SEM）等觀察分析凝固組織的微觀特征，并對(duì)不同試驗(yàn)參數(shù)條件下的凝固組織用軟件測量晶粒的平均尺寸，并在每個(gè)鑄錠中取4個(gè)拉伸試樣，分析每種參數(shù)下鑄錠的力學(xué)性能，研究鑄錠的綜合力學(xué)性能，觀察鑄錠試樣的宏觀表現(xiàn)及晶粒形貌的微觀特征。圖4 檢測試樣位置示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超聲空化現(xiàn)象影響因素的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 馬立康,暨勇策,沈國清,張世平.  應(yīng)用聲學(xué). 2019(06)
[2]超聲外場對(duì)不同溫控狀態(tài)下ZL205A鋁合金凝固規(guī)律的影響[J]. 商兵,蔣日鵬,李曉謙,李瑞卿,張昀,張立華.  工程科學(xué)學(xué)報(bào). 2019(08)
[3]超聲預(yù)處理對(duì)ZL205A鋁合金鑄件凝固組織的影響[J]. 曹飛,蔣日鵬,李曉謙,李瑞卿,董方.  中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(01)
[4]超聲空化對(duì)大規(guī)格高強(qiáng)鋁合金熱頂鑄造凝固組織的影響及作用機(jī)理[J]. 李瑞卿,李曉謙,陳平虎,郭興,張敏.  中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(10)
[5]ZL205A鋁合金線狀偏析的形成機(jī)理及判據(jù)（英文）[J]. 王曄,吳士平,薛祥,陳瑞潤,張建兵,肖文峰.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(11)
[6]ZL205A合金元素偏析行為[J]. 賢福超,郭凡,肖文豐.  鑄造. 2014(10)
[7]功率超聲對(duì)水平連鑄Al-1％Si合金凝固的影響[J]. 李新濤,趙建強(qiáng),寧紹斌,李廷舉,李喜孟,金俊澤,殷國茂.  稀有金屬材料與工程. 2006(S2)

碩士論文
[1]ZL205A合金大型整體艙段低壓鑄造及典型缺陷研究[D]. 王繼昌.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[2]超聲波在鋁熔體中的聲場分布和空化效應(yīng)及其對(duì)凝固過程影響[D]. 劉榮光.中南大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3076565