超声处理对重熔半连铸ZL205A铝合金组织与性能影响
发布时间：2021-03-11 13:49
在720℃下对半连铸制备的ZL205A铝合金铸锭采用不同的超声处理,通过调整超声作用时间（2、4、6、8、10min）及超声功率（0、100、120、140、160、180、200W）设计3组试验,研究不同超声场参数对铸锭凝固组织影响的作用机理,并确定试验中的最优超声工艺参数组合。结果表明,超声波作用于ZL205A铝合金熔体能促进共晶组织分布均匀化,显著细化晶粒尺寸,提高铸锭的综合力学性能;超声波能有效细化金属间化合物,促进金属间化合物的形成及均匀分布,提高形核率,这是超声作用改善铸锭品质的主要机理;当超声功率一定时,超声作用时间为10min时最佳;当超声作用时间一定时,超声功率为160W时最佳。试验可知,超声作用时间为10min及超声功率为160W时,合金的性能最理想。
【文章来源】：特种铸造及有色合金. 2020,40(09)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
铸锭内部低倍腐蚀前后的宏观形貌
图1 铸锭内部低倍腐蚀前后的宏观形貌试验设备包括：超声波电源控制系统，其输出功率分级可调，输出频率为（20±0.5)kHz；超声振动系统，主要包括PZT压电陶瓷换能器、45号钢变幅杆和钛合金工具杆；辅助设备为SG2-12-12型电阻炉及温度控制记录仪、液压式位移操作台、K型热电偶、石棉、石墨坩埚及304不锈钢模若干；检测设备为SPECTROMAXX直读光谱仪、VHX-5000超景深三维立体显微镜、DMI4000M型Leica台式金相显微镜、TESCAN MI-RA3LMU型扫描电镜、Oxford XMax20能谱仪和Instron3369电子万能力学试验机等。
第1组试验为对照试验，Ⅰ号试样在720℃保温熔化后浇注到预热至650℃的钢模中，然后立即将钢模中的铝熔体进行水冷，冷却至常温后将铸锭取出，整个试验过程不施加超声处理。第2组试验固定超声功率大小，Ⅱ～Ⅵ号试样在720℃保温处理结束后立刻放入超声辐射杆施加功率为160 W的超声，处理时间分别为2、4、6、8、10min，待超声处理后将其浇注到同样预热条件的钢模中。第3组试验固定超声时间，Ⅶ～Ⅺ号试样在720℃保温处理后立刻进行10 min的超声，施振功率分别为100、120、140、180、200 W，待超声处理后将其浇注到同样预热条件的钢模中。为了避免辐射杆对铝熔体的激冷效应，将超声辐射杆预热至600℃，试验过程中由于铝液深度较浅，为让超声有效作用区域变大以及减小超声杆移除过程中铝熔体的波动，超声辐射杆浸入铝熔体液面以下10 mm。将浇注所得试样按照图4检测试样位置进行取样，经研磨和抛光后，使用Keller试剂腐蚀后冲洗、吹干、标记，使用超景深三维立体显微镜和扫描电镜（SEM）等观察分析凝固组织的微观特征，并对不同试验参数条件下的凝固组织用软件测量晶粒的平均尺寸，并在每个铸锭中取4个拉伸试样，分析每种参数下铸锭的力学性能，研究铸锭的综合力学性能，观察铸锭试样的宏观表现及晶粒形貌的微观特征。图4 检测试样位置示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声空化现象影响因素的实验研究[J]. 马立康,暨勇策,沈国清,张世平. 应用声学. 2019(06)
[2]超声外场对不同温控状态下ZL205A铝合金凝固规律的影响[J]. 商兵,蒋日鹏,李晓谦,李瑞卿,张昀,张立华. 工程科学学报. 2019(08)
[3]超声预处理对ZL205A铝合金铸件凝固组织的影响[J]. 曹飞,蒋日鹏,李晓谦,李瑞卿,董方. 中南大学学报(自然科学版). 2018(01)
[4]超声空化对大规格高强铝合金热顶铸造凝固组织的影响及作用机理[J]. 李瑞卿,李晓谦,陈平虎,郭兴,张敏. 中南大学学报(自然科学版). 2016(10)
[5]ZL205A铝合金线状偏析的形成机理及判据（英文）[J]. 王晔,吴士平,薛祥,陈瑞润,张建兵,肖文峰. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(11)
[6]ZL205A合金元素偏析行为[J]. 贤福超,郭凡,肖文丰. 铸造. 2014(10)
[7]功率超声对水平连铸Al-1％Si合金凝固的影响[J]. 李新涛,赵建强,宁绍斌,李廷举,李喜孟,金俊泽,殷国茂. 稀有金属材料与工程. 2006(S2)
硕士论文
[1]ZL205A合金大型整体舱段低压铸造及典型缺陷研究[D]. 王继昌.哈尔滨工业大学 2010
[2]超声波在铝熔体中的声场分布和空化效应及其对凝固过程影响[D]. 刘荣光.中南大学 2008
本文编号：3076565
【文章来源】：特种铸造及有色合金. 2020,40(09)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
铸锭内部低倍腐蚀前后的宏观形貌
图1 铸锭内部低倍腐蚀前后的宏观形貌试验设备包括：超声波电源控制系统，其输出功率分级可调，输出频率为（20±0.5)kHz；超声振动系统，主要包括PZT压电陶瓷换能器、45号钢变幅杆和钛合金工具杆；辅助设备为SG2-12-12型电阻炉及温度控制记录仪、液压式位移操作台、K型热电偶、石棉、石墨坩埚及304不锈钢模若干；检测设备为SPECTROMAXX直读光谱仪、VHX-5000超景深三维立体显微镜、DMI4000M型Leica台式金相显微镜、TESCAN MI-RA3LMU型扫描电镜、Oxford XMax20能谱仪和Instron3369电子万能力学试验机等。
第1组试验为对照试验，Ⅰ号试样在720℃保温熔化后浇注到预热至650℃的钢模中，然后立即将钢模中的铝熔体进行水冷，冷却至常温后将铸锭取出，整个试验过程不施加超声处理。第2组试验固定超声功率大小，Ⅱ～Ⅵ号试样在720℃保温处理结束后立刻放入超声辐射杆施加功率为160 W的超声，处理时间分别为2、4、6、8、10min，待超声处理后将其浇注到同样预热条件的钢模中。第3组试验固定超声时间，Ⅶ～Ⅺ号试样在720℃保温处理后立刻进行10 min的超声，施振功率分别为100、120、140、180、200 W，待超声处理后将其浇注到同样预热条件的钢模中。为了避免辐射杆对铝熔体的激冷效应，将超声辐射杆预热至600℃，试验过程中由于铝液深度较浅，为让超声有效作用区域变大以及减小超声杆移除过程中铝熔体的波动，超声辐射杆浸入铝熔体液面以下10 mm。将浇注所得试样按照图4检测试样位置进行取样，经研磨和抛光后，使用Keller试剂腐蚀后冲洗、吹干、标记，使用超景深三维立体显微镜和扫描电镜（SEM）等观察分析凝固组织的微观特征，并对不同试验参数条件下的凝固组织用软件测量晶粒的平均尺寸，并在每个铸锭中取4个拉伸试样，分析每种参数下铸锭的力学性能，研究铸锭的综合力学性能，观察铸锭试样的宏观表现及晶粒形貌的微观特征。图4 检测试样位置示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声空化现象影响因素的实验研究[J]. 马立康,暨勇策,沈国清,张世平. 应用声学. 2019(06)
[2]超声外场对不同温控状态下ZL205A铝合金凝固规律的影响[J]. 商兵,蒋日鹏,李晓谦,李瑞卿,张昀,张立华. 工程科学学报. 2019(08)
[3]超声预处理对ZL205A铝合金铸件凝固组织的影响[J]. 曹飞,蒋日鹏,李晓谦,李瑞卿,董方. 中南大学学报(自然科学版). 2018(01)
[4]超声空化对大规格高强铝合金热顶铸造凝固组织的影响及作用机理[J]. 李瑞卿,李晓谦,陈平虎,郭兴,张敏. 中南大学学报(自然科学版). 2016(10)
[5]ZL205A铝合金线状偏析的形成机理及判据（英文）[J]. 王晔,吴士平,薛祥,陈瑞润,张建兵,肖文峰. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(11)
[6]ZL205A合金元素偏析行为[J]. 贤福超,郭凡,肖文丰. 铸造. 2014(10)
[7]功率超声对水平连铸Al-1％Si合金凝固的影响[J]. 李新涛,赵建强,宁绍斌,李廷举,李喜孟,金俊泽,殷国茂. 稀有金属材料与工程. 2006(S2)
硕士论文
[1]ZL205A合金大型整体舱段低压铸造及典型缺陷研究[D]. 王继昌.哈尔滨工业大学 2010
[2]超声波在铝熔体中的声场分布和空化效应及其对凝固过程影响[D]. 刘荣光.中南大学 2008
本文编号：3076565
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3076565.html
教材专著
