功率超聲波對金屬熔體的處理設備功率超聲波對金屬熔體的處理設備

目前，為獲得細小優良組織，各種外場(磁場、電場以及(ji)超聲(sheng)(sheng)振動處(chu)理金(jin)屬(shu)熔體工藝的研究非常活躍(yue)。其中(zhong)功率超聲(sheng)(sheng)處(chu)理金(jin)屬(shu)熔體技(ji)術對(dui)金(jin)屬(shu)凝固組織有(you)顯著地(di)細化作(zuo)用(yong)。

功(gong)率超(chao)聲處理(li)(li)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)熔體技(ji)術是在(zai)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)熔體凝固(gu)(gu)過(guo)程中或在(zai)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)熔體凝固(gu)(gu)前(qian)。通過(guo)對(dui)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)熔體施加超(chao)聲振動來控(kong)制金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)凝固(gu)(gu)過(guo)程中組(zu)織(zhi)(zhi)和性(xing)能(neng)的(de)方法，與傳統的(de)孕育變質處理(li)(li)技(ji)術相比(bi)，應用功(gong)率超(chao)聲處理(li)(li)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)熔體技(ji)術來控(kong)制和細化金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)凝固(gu)(gu)組(zu)織(zhi)(zhi)。可以避(bi)免對(dui)環境(jing)和金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)材(cai)(cai)料本身的(de)污染，因而(er)對(dui)液態金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)熔體進行功(gong)率超(chao)聲處理(li)(li)是獲得優良組(zu)織(zhi)(zhi)和性(xing)能(neng)鑄(zhu)件的(de)有效方法之一，是挖掘高新技(ji)術材(cai)(cai)料潛能(neng)的(de)主要(yao)途徑。

熔體處理作用機理

頻率(lv)在20kHz以上的(de)聲波(bo)(bo)(bo)或物體振動頻率(lv)在此(ci)范圍內產生的(de)波(bo)(bo)(bo)可(ke)以稱(cheng)為超聲波(bo)(bo)(bo)，它既是(shi)一種(zhong)波(bo)(bo)(bo)動形式又是(shi)一種(zhong)能量形式，且在傳媒(mei)介質(zhi)(zhi)中傳播(bo)的(de)一種(zhong)機械(xie)波(bo)(bo)(bo)，當波(bo)(bo)(bo)的(de)閾(yu)值超過一定值后，則(ze)與傳聲媒(mei)質(zhi)(zhi)相互(hu)作用，可(ke)以改變甚至破壞傳聲媒(mei)質(zhi)(zhi)的(de)狀態、性質(zhi)(zhi)及結構。使物體或物性發生變化。主要應用了超聲波(bo)(bo)(bo)的(de)空化效(xiao)(xiao)應、聲流效(xiao)(xiao)應。

超聲空化效應

空化作用是超聲波引起的一種物理現象，它是超聲波能夠細化金屬熔體的主要原因。。當超聲波作
用于金屬熔(rong)體時，造(zao)成(cheng)金屬液的(de)(de)氣(qi)體溶解度減小，形成(cheng)大量(liang)的(de)(de)微(wei)小氣(qi)泡(pao)，在這個過程(cheng)中，金屬熔(rong)體內的(de)(de)微(wei)小氣(qi)泡(pao)在功率(lv)超聲的(de)(de)作用下被激活，會產生一系列(lie)的(de)(de)動(dong)力學過程(cheng)。隨(sui)著超聲波的(de)(de)持(chi)續(xu)作用，空(kong)(kong)(kong)化泡(pao)將(jiang)逐漸(jian)增大，當(dang)空(kong)(kong)(kong)化泡(pao)超出某一閥值時，空(kong)(kong)(kong)化泡(pao)瞬間崩(beng)潰，空(kong)(kong)(kong)化泡(pao)內的(de)(de)能量(liang)瞬間釋放，造(zao)成(cheng)微(wei)小區域的(de)(de)高(gao)(gao)溫高(gao)(gao)壓(ya)，形成(cheng)結(jie)(jie)構起(qi)伏和能量(liang)起(qi)伏，提高(gao)(gao)合金的(de)(de)形核率(lv)，引發結(jie)(jie)晶。

超聲聲流效應

超聲波在金屬液傳播的過程中，由于金屬液的吸收和損耗，超聲波在熔體內傳播時會存在衰減，因此．有限的振幅衰減從工具頭處會形成一定的聲壓梯度，強烈的沖擊波將碎斷晶胚帶到熔體的各個
部分，同時在流動(dong)過程(cheng)中將使金屬液的(de)溫度場和成分更加均勻，對金屬液還有(you)一定(ding)的(de)攪拌效(xiao)果。

處理中的應用

在金屬熔體處理過程中，功率超聲具有的聲學效果。施加功率超聲后，鑄錠的凝固組織可以
由(you)粗大(da)的(de)(de)柱狀晶變成均勻(yun)細(xi)小的(de)(de)等軸晶。同(tong)時偏析也會得到改善，減少(shao)或(huo)消除(chu)成形缺陷，改善金(jin)屬(shu)組織結構和鑄件(jian)(jian)性能。超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波不同(tong)的(de)(de)工(gong)藝參數和其他的(de)(de)一些實驗(yan)條件(jian)(jian)都會對超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波效果(guo)產生影(ying)響(xiang)．影(ying)響(xiang)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)細(xi)化效果(guo)的(de)(de)工(gong)藝參數主要包括(kuo)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)功率、超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)施振時間、超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)施振溫度等。

凝固過程中的應用

超聲空(kong)化所(suo)產(chan)生的高溫有(you)助于提高增強(qiang)(qiang)相與基體(ti)合(he)金之間(jian)的潤濕性，解決(jue)了機械攪拌所(suo)受(shou)到顆粒(li)與基體(ti)合(he)金的充(chong)分(fen)潤濕，且易(yi)團聚的難題。而且聲流效應(ying)則在加(jia)速傳質、傳熱，破壞邊界層，促(cu)進增強(qiang)(qiang)體(ti)的分(fen)散等(deng)方面起著(zhu)重(zhong)要作用(yong)(yong)。因(yin)此，功率超聲在金屬基復合(he)材料凝(ning)固(gu)過程中的應(ying)用(yong)(yong)受(shou)到廣泛關注。