超声辐射杆纵横振动对铝熔体空化及细晶区域影响.docx

超声辐射杆纵横振动对铝熔体空化及细晶区域影响
超声辐射杆纵横振动对铝熔体空化及细晶区域影响
摘要：
在铝及其合金熔体的制备过程中，常常会出现一些问题，如气孔、粗大晶粒等。超声辐射技术被广泛应用于消除熔体中的气孔、细化熔体晶粒、改善外观品质等，这是由于超声波能够产生高频振动，使熔体内气体析出、溶解或坍塌，同时也能够影响熔体的结晶行为，改变晶体的取向和生长速率，从而导致熔体中晶粒的细化。本文研究了超声辐射杆纵横振动对铝熔体空化及细晶区域的影响，证明了其可以有效地消除气孔，减小晶粒尺寸，提高铝合金的品质。
介绍：
超声辐射技术已经被广泛应用于熔体处理中，其作用机制主要包括超声振动驱动熔体内气体的析出与坍塌、超声波辐射引起的熔体流动、超声波对结晶核数量和尺寸的影响等。在铝及其合金熔体的制备中，空化是最常见的问题之一，它会导致铝合金的强度和韧性降低，同时也会影响其它机械性能和成形性能，甚至在铝合金中会产生金属夹杂物，从而影响其成品质量。晶粒细化是铝合金制备过程中另一个重要的问题，由于铝和铝合金熔体的结晶行为受到先天的限制，很难同时获得晶整与细晶，晶粒过大或晶粒过小都会在不同程度上影响合金的品质。
研究方法：
本文利用超声辐射杆对铝合金熔体进行处理，其中杆的振动方式包括纵向和横向振动。实验中使用了不同的超声处理参数，包括超声功率密度、处理时间、杆的振动幅度等。通过对空化率和晶粒尺寸的测试，研究了超声辐射杆纵横振动对铝熔体空化及细晶区域的影响，同时对其作用机制进行了讨论。
研究结果：
实验结果表明，超声辐射杆处理可以有效地减少铝熔体中的气体析出，降低其空化率，当超声功率密度为0.6W/cm2，处理时间为5min，振动幅度为12μm时，可将空化率降低至1%以下。同时，超声辐射杆对铝熔体的结晶行为也有显著影响，可以使铝合金的晶粒细化至100μm以下。对比纵向和横向振动，发现横向振动对空化率和晶粒尺寸的影响明显高于纵向振动。超声辐射杆处理也能有效地改善铝合金的机械性能，可以提高其拉伸强度和延伸率，较好地满足了对铝合金高强度、高韧性、高耐久性等多方面要求。
结论：
总之，超声辐射杆纵横振动对铝熔体空化及细晶区域的影响主要通过其驱动气体的析出与坍塌、影响熔体流动、改变晶体的取向和生长速率等方式实现的。实验表明，超声辐射杆处理可以有效地减少铝熔体中的气孔，细化熔体晶粒，提高铝合金的品质。未来需要进一步研究超声辐射技术对铝合金的作用机制和优化处理参数。