鎂合金熔體15kHz超聲凈化工藝及超聲凝固的物理模擬.pdf

1、鎂及鎂合金具有優(yōu)良的機(jī)械性能，在現(xiàn)在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是鎂及鎂合金的化學(xué)性質(zhì)活潑，熔煉時易發(fā)生氧化燃燒。目前鎂及其合金熔體純凈度低，嚴(yán)重影響鎂合金材料的性能。因此，研究高效去除鎂合金中非金屬夾雜物的方法具有重要的意義。
　　 本文通過夾雜物相對面積分?jǐn)?shù)分析和電導(dǎo)率檢測的方法，研究了15kHz超聲的處理工藝條件對AZ80和GW103K兩種鎂合金熔體中夾雜物凝聚沉降效果的影響，給出了兩種合金超聲凈化的優(yōu)化條件；同時采用超聲

2、處理對氯化銨飽和水溶液析出行為的影響物理模擬了15kHz超聲凝固的行為。研究得出以下主要結(jié)論：
　　 1.純鎂熔體中存在大量的氧化物夾雜，其夾雜物的形態(tài)主要為球狀、塊狀、條帶狀、鏈狀和以上各種形態(tài)組成的群落狀；AZ80鎂合金中的夾雜物主要為MgO和少量Mn、Zn和Y的氧化物；GW103K合金中的夾雜物主要是Y和Zr的氧化物和MgO組成；
　　 2.15kHz超聲處理AZ80和GW103K鎂合金熔體可以實現(xiàn)氧化夾雜物的凝聚

3、，加速沉降，提高凈化效率；凈化效果與超聲功率、處理時間和熔體的靜置時間和熔體溫度密切相關(guān)。適當(dāng)提高處理功率和延長處理后的靜置時間可以增強(qiáng)凈化效果，但處理時間過長不能提升凈化效果；
　　 3.對于650℃的AZ80鎂合金熔體，200W超聲處理30s并靜置60s后可以達(dá)到較好的凈化效果。此時，凝固組織中82％以上的夾雜物已經(jīng)沉降到底層，而未經(jīng)超聲處理，靜置240s的凝固組織只有65％左右的夾雜物沉降到底層；對于680℃的GW103K

4、合金超聲處理60s，熔體靜置60s，200W時凈化效果比較明顯；此時，70％的夾雜物沉降到底層；710℃和730℃時，超聲功率160W凈化效果比較理想；沉降到底層的夾雜量分別為74％和65％;適當(dāng)?shù)某曁幚頃r間（本實驗30s）可以較好地凈化熔體，延長超聲處理時間對GW103K合金進(jìn)一步凈化的效果則表現(xiàn)不明顯；
　　 4.本實驗中，電導(dǎo)率值在鑄錠截面上的分布表征了超聲處理熔體的凈化程度。在AZ80和GW103K兩種鎂合金中，電導(dǎo)率

5、值都隨鑄錠上夾雜物面積百分?jǐn)?shù)值的增加而降低。本實驗中電導(dǎo)率的變化幅度在AZ80合金中為10％IACS～14％IACS，GW103K合金中為6.0％IACS～8.4％IACS;
　　 5.不同功率15kHz超聲處理氯化銨溶液減慢了氯化銨溶液的降溫速度；超聲處理縮短了燒杯底部出現(xiàn)氯化銨顆粒的時間和溶液白濁化開始的時間，提高了燒杯底部出現(xiàn)氯化銨顆粒時的溫度和白濁化開始的溫度，并且改變了氯化銨晶體形態(tài)；
　　 6.增大超聲處理功