對(duì)向式雙振動(dòng)頭功率超聲對(duì)5083鋁合金半固態(tài)組織及力學(xué)性能影響研究.pdf

1、超聲波對(duì)于改變物質(zhì)的物理、化學(xué)和生物等特性或狀態(tài)具有非常廣泛的應(yīng)用。功率超聲處理技術(shù)就是通過(guò)功率超聲振動(dòng)來(lái)改變材料某些狀態(tài)的技術(shù)，其中包括超聲振動(dòng)法制備合金半固態(tài)漿料技術(shù)，應(yīng)用于金屬凝固組織的改善，可促進(jìn)熔體形核，顯著細(xì)化晶粒、均勻化組織，是一種新型的先進(jìn)環(huán)保技術(shù)。
　　金屬半固態(tài)成形技術(shù)是21世紀(jì)前沿性金屬加工技術(shù)，它將液態(tài)金屬的易成形性和固態(tài)金屬成形的高品質(zhì)性有效地結(jié)合在一起,克服了金屬材料在傳統(tǒng)單一狀態(tài)下成形的一系列缺陷，具

2、有諸多優(yōu)點(diǎn)。
　　本課題將功率超聲處理技術(shù)與金屬半固態(tài)成形技術(shù)相結(jié)合，綜合這兩種新技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，旨在獲得晶粒組織細(xì)小均勻且力學(xué)性能較高的制件，達(dá)到改善材料組織與性能的目的。
　　實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了一套 V型對(duì)向式雙振動(dòng)頭功率超聲處理裝置，以及半固態(tài)流變成形模具，并同時(shí)參與了交錯(cuò)式雙振頭功率超聲處理裝置設(shè)計(jì)，在兩個(gè)處理裝置上制備了5083鋁合金半固態(tài)漿料并進(jìn)行了流變模鍛成形。第一階段實(shí)驗(yàn)研究了不同的熔體澆注溫度和裝置流道傾斜角度

3、對(duì)合金半固態(tài)組織的影響規(guī)律，第二階段實(shí)驗(yàn)研究了流變模鍛成形工藝和熔體澆注溫度對(duì)合金半固態(tài)成形制件的組織及力學(xué)性能的影響規(guī)律。兩次實(shí)驗(yàn)還對(duì)比分析了超聲處理裝置對(duì)半固態(tài)組織及性能的影響。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：（1）對(duì)于對(duì)向式實(shí)驗(yàn)裝置，裝置的斜流道、功率超聲和流變成形工藝對(duì)合金半固態(tài)組織有明顯的改善作用，使晶粒更細(xì)小、致密、均勻。（2）功率超聲和流變模鍛能顯著提高合金的力學(xué)性能。（3）晶粒尺寸和形貌隨著本實(shí)驗(yàn)選定的澆注溫度的提高而細(xì)小和均

4、勻，合金組織在所選取流道傾角（10°、20°、30°）中，20°時(shí)細(xì)化效果最佳。對(duì)比結(jié)果，得出第一階段實(shí)驗(yàn)的最佳工藝參數(shù)為：澆注溫度645℃，流道傾角20°。（4）成形制件的組織和力學(xué)性能在澆注溫度645℃時(shí)改善效果最好。（5）較之V型對(duì)向式雙振動(dòng)頭超聲處理裝置，流經(jīng)交錯(cuò)式雙振動(dòng)頭超聲處理裝置的漿料組織及成形制件的力學(xué)性能更好。
　　本課題突破了目前僅靠單振動(dòng)頭處理合金熔體的理念，開(kāi)發(fā)了適合于半固態(tài)成形的新型材料，在改善5083合