高能超声处理对晶粒细化的组织和研究.pptVIP

高能超声处理Al-17%Si-xFe合金组织的研究 目录 1、绪论 1、绪论 1.1 选题的目的与意义 随着科学技术的飞速发展，现代汽车制造材料的构成，发生了较大的变化，高密度材料的比例下降，低密度材料有较大幅度的增加，有色轻金属的应用范围在不断扩大，特别是高强度、低密度、耐磨性和耐蚀性好的材料越来越受到各行各业的青睐。 经过超声波处理的铝硅合金具有抗拉强度高、线膨胀系数小、耐磨性和抗蚀性好、铸造和切削性能优良等特点，它是汽车、摩托车发动机活塞的理想材料。因此，研究超声波处理对铝硅合金的显微组织及其力学性能的影响具有极其重要的理论意义和实际价值。 1、绪论 1.2铝硅合金的应用现状 可能我们常见的铝合金都是应用在建筑门窗、幕墙、阳台护栏、指指示牌等地方，其实铝硅合金的应用早已远远超过日常的生活领域。如今，在制造形状复杂、比强度、比刚度要求高的零部件时，均广泛采用铝合金，如汽车发动机缸体、运载火箭、各种航天器等主要结构材料多采用铝合金。铝硅合金不仅能在汽车、航天工业中得到广泛的应用，在电话、电缆中也有很广泛的应用。 1、绪论 1.3半固态成形技术 半固态成形就是在金属的凝固过程中采用某些特殊工艺，充分破碎枝状的初生固相，得到一种液态金属母相中均匀的悬浮着一定数量球状、椭球状或蔷薇状初生固相的固液混合浆料，其仍具有一定的流动性，具有这种特殊结构的部分凝固金属就称为半固态金属。而采用这种既非完全液态，又非完全固态的半固态金属加工成形的方法就称为半固态金属加工技术。 常用的半固态金属坯料的成形方法：机械搅拌法、电磁搅拌法、超声波振动法 2、铝及铝合金的介绍 2、铝及铝合金的介绍 2.1 铸造铝合金的分类及其特点 ① Al-Si类合金（含Si量≥5%）：具有优良的铸造 性能 ； ② Al-Cu类合金（含Cu量≥4%）：具有较高的室温和高温力学性能 ； ③ Al-Mg类合金（含Mg量≥5%） ：具有非常优异的抗蚀性能，力学性能高，密度最小； ④ Al-Zn类合金 ：最大优点是不需要热处理就能使合金强化 ； ⑤ Al-RE（混合稀土）类合金 ：高温强度高，热稳定性好。 2、铝及铝合金的介绍 2.2Al-Si系铸造铝合金 2、铝及铝合金的介绍 2.3细化铝合金晶粒的方法 2、铝及铝硅合金的介绍 2.4Fe对铝硅合金的影响 3、实验材料与方案 3、实验材料与方案 3.1材料的合金成分 在本实验过程中所用到的合金材料有两种，一种是Al-17Si-5Fe，另一种就是Al-17Si-8Fe。 3.2 合金材料的制备工艺 合金材料的制备工艺大致包括以下几个步骤： 装料 熔化 合金化 扒渣 精炼除气 3、实验材料与方案 3.3 超声波振动试验 3.3.1 实验原理——超声波的空化作用与声流作用 ①空化作用：存在于液体中的微气核空化泡在声波的作用下振动，当声压达到一定值时发生生长和崩溃，可以破碎合金熔体中的枝状晶粒。 ②声流作用：高能超声在熔体中传播时，有限振幅衰减使液体内从声源处开始形成一定的声压梯度，导致液体流动，当声压幅值超过一定的数值时，液体内部可产生一个流体的喷射，此喷射流从超声变幅杆端面离开，在整个流体内部形成环流，即称为声流。在声流的作用下，也能把结晶长大的枝状晶粒打碎，抑制晶粒的长大，从而使得晶粒细化，晶体得到均匀弥散。 3、实验材料与方案 3.3.2 超声波振动实验仪器 超声波振动部件主要包括大功率超声波换能器、变幅杆、工具头（发射头）。 换能器将输入的电能转换成机械能，即超声波 ，变幅杆将超声波能量振动传递给工具头，再由工具头将超声波能量发射到金属熔体中。 3、实验材料与方案 3.3.3 超声波振动实验过程 ⑴ 制备铝合金浆料 ⑵ 待温度降低至700℃时，开始进行超声波振动，直至温度 降低至682℃时停止振动，振动时间为66s。 ⑶ 用石英玻璃管吸取少量试样水淬，制备试样。 ⑷ 再将超声波振动时间分别设为96s和102s，重复上述实验，并将最终得到的试样标记放好。 ⑸为了研究在不同过热度条件下，超声波振动细化的不同效果，在不同的温度期间完成超声波振动实验，一组的起振温度为730℃，停振温度为710℃；另一组的起振温度为719℃，停振温度为700℃，按照上述实验过程获得试样 ，并标记放好。 4、实验结果讨论 4、实验结果讨论 4.1 Fe的不同含量对合金的显微组织的影响 Al-17%Si-5Fe中Fe相呈大块状，有少部分呈针状；Al-17%Si-8Fe中Fe相