超声-直流磁场耦合处理对A356铝合金组织与性能的影响
发布时间：2021-10-28 13:23
铝合金作为目前应用最广泛的一类轻质合金,因其强塑性、高强度、易加工及良好的机械性能等优点,被广泛应用在航空航天、汽车轮毂、船舶制造等工业应用中。但在实际生产过程中,铝合金内部容易出现气孔、夹杂,缩孔等缺陷,会严重影响到铝合金的综合性能。本文分别采用超声场、磁场与声磁耦合场来处理Al-Si-Mg铝合金（简写为A356铝合金,下同）。首先,采用超声波处理并探讨其对合金微观组织与性能的影响,确定最佳超声处理参数条件为670℃下施加150W的超声波并处理180s;其次,采用直流稳恒电磁场处理,确定最佳磁场处理参数条件为670℃下施加2600W的直流稳恒磁场并处理180s;最后采用声磁耦合场进行处理,同时与单一超声场及直流稳恒磁场的实验结果进行比较分析。研究结果表明:在A356铝合金熔体中施加超声场或直流稳恒磁场时,当在670℃下施加150W超声场或2600W直流磁场并处理180s时,合金组织得到明显细化,同时合金的硬度、电导率和压缩性能得到提高。当超声场或磁场功率继续变大、处理时间增长及处理温度更高时,合金组织又呈现出粗化趋势且各性能出现下降。这主要是因为超声空化效应、声流效应和电磁搅拌作用引...
【文章来源】：安徽工业大学安徽省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Al-Si二元平衡相图
探测负载信息的载体与媒介。当强度超过某一阈值时，超声波作用，进而改变传声媒质的状态、性质与结构[15]。波主要有四个基本特性，即束射特性、吸收特性、高功率及声本特性使超声波在媒介中产生力学效应、热效应、化学效应等这些效应可以使被处理熔体的凝固组织在短时间内显著改善，固组织均匀分布[16]。）空化效应：功率超声在处理熔体过程中会形成大量的空化泡超过一定阙值后，会崩裂产生局部强大的冲击波，进而产生 K 的瞬时高压高温，崩裂后的空化泡会变成大小不一的许多气续作为形核中心，不断产生新的空化泡，然后崩裂再生长，周化效应的作用下，已经结晶长大的晶粒会被击碎，从而抑制晶粒其晶粒、均匀其组织[16]。超声空化效应作用示意图如图 1-2 所
抑制晶粒继续长大，还会使晶粒细化、组织均匀[17]。金属熔体中的声流作用如图1-3 所示。图 1-3 金属熔体中的声流（３）热效应：由于超声波是带有能量的一种机械波，而物质具有吸收能量的特点，当在熔体中引入超声波的时候，超声波的机械振动可以使部分超声波的机械能部分转化成热能，从而导致熔体内局部区域的温度升高，只要熔体可以持续吸收能量，热能就可以扩散到整个熔体空间中使得其整体温度升高[18]。（４）其他效应：超声波在熔体中传播时，能量会随着传播距离的增加不断衰减。其中能量在遇到不同声阻抗介质界面时会产生散乱反射，引起能量损耗，从而造成散射衰减。另外超声波从声源处开始向各个方向都进行传播，单位面积上获得 的能量随着距离的增加而逐渐减小，从而造成扩散衰减[19]。1.2.2 超声波的基本效应对熔体的作用将超声波引入到合金熔体中，合金熔体在经历空化、声流等主要效应后，会引起熔体中多种物理场的变化，进而对合金熔体产生特殊效果，如晶粒细化、超声除气和组织均匀化等（如图 1-4）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于正弦及方波磁场处理铝合金铸造过程的数值模拟[J]. 冯艳飞,王军,麻永林,白庆伟,乔伟超. 内蒙古科技大学学报. 2017(02)
[2]保温时间对A356铝合金半固态组织熟化的影响[J]. 李友红,李永坤,李璐,周荣锋,蒋业华,卢德宏,周荣. 特种铸造及有色合金. 2017(04)
[3]功率超声及其复合场在金属熔体处理中的应用研究[J]. 王哲,曾凡毅. 铸造技术. 2017(03)
[4]机械振动对挤压铸造A356铝合金组织与性能的影响[J]. 周照耀,曹小兵,秦杰,肖志瑜. 华南理工大学学报(自然科学版). 2017(02)
[5]强磁场退火对低温ECAP制备1050铝合金组织和性能的影响[J]. 胡磊,丁伟,肖念何,何立子. 轻合金加工技术. 2016(09)
[6]固溶时效工艺对A356铝合金轮毂组织与性能的影响[J]. 答建成,周细应,彭以阳,周涛,张有为,聂志云,翟靖. 热加工工艺. 2016(14)
[7]电磁场作用下半固态A356-La铝合金初生相形貌及分形维数的研究[J]. 刘政,徐丽娜,余昭福,陈杨政. 金属学报. 2016(06)
[8]稳恒强磁场对1420铝锂合金扩散连接性能及元素扩散的影响[J]. 牛涛,侯红亮,王耀奇,周文龙,吴凡. 焊接学报. 2016(05)
[9]熔化和热处理条件对A356铝合金冲击韧性的影响（英文）[J]. M.AMNE ELAHI,S.G.SHABESTARI. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(04)
[10]电磁搅拌与浇注温度对半固态A356铝合金中微量稀土细化初生相的影响[J]. 刘政,徐丽娜,白光珠,张嘉艺,余昭福,陈杨政. 材料导报. 2016(06)
博士论文
[1]超声/磁场下合成铝基原位复合材料微结构及其性能研究[D]. 陈登斌.江苏大学 2012
[2]镁合金熔体超声处理的物理场[D]. 邵志文.东北大学 2011
[3]电磁场作用下铝合金凝固理论基础研究[D]. 班春燕.东北大学 2002
硕士论文
[1]声磁耦合场下稀土与原位（ZrB2+TiB2）颗粒协同强化6X82Al基复合材料的制备与性能研究[D]. 钱炜.江苏大学 2017
[2]稀土Sc对A356合金微观组织和力学性能的影响[D]. 黄吉.合肥工业大学 2016
[3]电磁场作用下稀土元素扩散效应对半固态A356铝合金凝固组织的影响[D]. 罗浩林.江西理工大学 2015
[4]电磁场对铸造铝合金凝固过程的影响[D]. 周翔宇.江西理工大学 2015
[5]超声波对铝合金组织和性能的影响[D]. 陈家轲.清华大学 2015
[6]Mg-Zn-Al系镁合金的制备与性能研究[D]. 王岳宸.河北工业大学 2015
[7]组合场作用下6181铝合金铸轧组织研究[D]. 宋鹏.东北大学 2014
[8]稳恒磁场对ZL702铝合金组织及性能的影响[D]. 邓雄方.中北大学 2014
[9]复合超声场对A356铝合金半固态组织及力学性能影响研究[D]. 邱泽廷.南昌航空大学 2013
[10]镁基复合材料外场下制备及组织性能研究[D]. 王老虎.大连理工大学 2013
本文编号：3462870
【文章来源】：安徽工业大学安徽省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Al-Si二元平衡相图
探测负载信息的载体与媒介。当强度超过某一阈值时，超声波作用，进而改变传声媒质的状态、性质与结构[15]。波主要有四个基本特性，即束射特性、吸收特性、高功率及声本特性使超声波在媒介中产生力学效应、热效应、化学效应等这些效应可以使被处理熔体的凝固组织在短时间内显著改善，固组织均匀分布[16]。）空化效应：功率超声在处理熔体过程中会形成大量的空化泡超过一定阙值后，会崩裂产生局部强大的冲击波，进而产生 K 的瞬时高压高温，崩裂后的空化泡会变成大小不一的许多气续作为形核中心，不断产生新的空化泡，然后崩裂再生长，周化效应的作用下，已经结晶长大的晶粒会被击碎，从而抑制晶粒其晶粒、均匀其组织[16]。超声空化效应作用示意图如图 1-2 所
抑制晶粒继续长大，还会使晶粒细化、组织均匀[17]。金属熔体中的声流作用如图1-3 所示。图 1-3 金属熔体中的声流（３）热效应：由于超声波是带有能量的一种机械波，而物质具有吸收能量的特点，当在熔体中引入超声波的时候，超声波的机械振动可以使部分超声波的机械能部分转化成热能，从而导致熔体内局部区域的温度升高，只要熔体可以持续吸收能量，热能就可以扩散到整个熔体空间中使得其整体温度升高[18]。（４）其他效应：超声波在熔体中传播时，能量会随着传播距离的增加不断衰减。其中能量在遇到不同声阻抗介质界面时会产生散乱反射，引起能量损耗，从而造成散射衰减。另外超声波从声源处开始向各个方向都进行传播，单位面积上获得 的能量随着距离的增加而逐渐减小，从而造成扩散衰减[19]。1.2.2 超声波的基本效应对熔体的作用将超声波引入到合金熔体中，合金熔体在经历空化、声流等主要效应后，会引起熔体中多种物理场的变化，进而对合金熔体产生特殊效果，如晶粒细化、超声除气和组织均匀化等（如图 1-4）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于正弦及方波磁场处理铝合金铸造过程的数值模拟[J]. 冯艳飞,王军,麻永林,白庆伟,乔伟超. 内蒙古科技大学学报. 2017(02)
[2]保温时间对A356铝合金半固态组织熟化的影响[J]. 李友红,李永坤,李璐,周荣锋,蒋业华,卢德宏,周荣. 特种铸造及有色合金. 2017(04)
[3]功率超声及其复合场在金属熔体处理中的应用研究[J]. 王哲,曾凡毅. 铸造技术. 2017(03)
[4]机械振动对挤压铸造A356铝合金组织与性能的影响[J]. 周照耀,曹小兵,秦杰,肖志瑜. 华南理工大学学报(自然科学版). 2017(02)
[5]强磁场退火对低温ECAP制备1050铝合金组织和性能的影响[J]. 胡磊,丁伟,肖念何,何立子. 轻合金加工技术. 2016(09)
[6]固溶时效工艺对A356铝合金轮毂组织与性能的影响[J]. 答建成,周细应,彭以阳,周涛,张有为,聂志云,翟靖. 热加工工艺. 2016(14)
[7]电磁场作用下半固态A356-La铝合金初生相形貌及分形维数的研究[J]. 刘政,徐丽娜,余昭福,陈杨政. 金属学报. 2016(06)
[8]稳恒强磁场对1420铝锂合金扩散连接性能及元素扩散的影响[J]. 牛涛,侯红亮,王耀奇,周文龙,吴凡. 焊接学报. 2016(05)
[9]熔化和热处理条件对A356铝合金冲击韧性的影响（英文）[J]. M.AMNE ELAHI,S.G.SHABESTARI. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(04)
[10]电磁搅拌与浇注温度对半固态A356铝合金中微量稀土细化初生相的影响[J]. 刘政,徐丽娜,白光珠,张嘉艺,余昭福,陈杨政. 材料导报. 2016(06)
博士论文
[1]超声/磁场下合成铝基原位复合材料微结构及其性能研究[D]. 陈登斌.江苏大学 2012
[2]镁合金熔体超声处理的物理场[D]. 邵志文.东北大学 2011
[3]电磁场作用下铝合金凝固理论基础研究[D]. 班春燕.东北大学 2002
硕士论文
[1]声磁耦合场下稀土与原位（ZrB2+TiB2）颗粒协同强化6X82Al基复合材料的制备与性能研究[D]. 钱炜.江苏大学 2017
[2]稀土Sc对A356合金微观组织和力学性能的影响[D]. 黄吉.合肥工业大学 2016
[3]电磁场作用下稀土元素扩散效应对半固态A356铝合金凝固组织的影响[D]. 罗浩林.江西理工大学 2015
[4]电磁场对铸造铝合金凝固过程的影响[D]. 周翔宇.江西理工大学 2015
[5]超声波对铝合金组织和性能的影响[D]. 陈家轲.清华大学 2015
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[7]组合场作用下6181铝合金铸轧组织研究[D]. 宋鹏.东北大学 2014
[8]稳恒磁场对ZL702铝合金组织及性能的影响[D]. 邓雄方.中北大学 2014
[9]复合超声场对A356铝合金半固态组织及力学性能影响研究[D]. 邱泽廷.南昌航空大学 2013
[10]镁基复合材料外场下制备及组织性能研究[D]. 王老虎.大连理工大学 2013
本文编号：3462870
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