高能超聲對金屬凝固組織的作用

（1）超聲波對純金屬凝固組織的作用Eskln用超聲波處理高純鋁,處理后使晶粒度從3.1增大到37.5,拉伸強度從54MPa提高到70MPa,硬度從HB17.2提高到HB19.7,同時延伸率也得到了改善。

Abramov和Gurevich使用超聲波處理具有不同點陣結(jié)構(gòu)的純金屬, 結(jié)果表明超聲處理能使具有不同點陣結(jié)構(gòu)的金屬晶粒細化, 力學性能提高。

（2）超聲振動對低熔點合金凝固組織的作用Eskin等采用10kw的超聲波對鋁合金的凝固過程進行了較為深入的研究。試驗表明, 純鋁經(jīng)過超聲處理,拉伸強度可以提高6%一10%，而含有微量元素的鋁經(jīng)過超聲處理拉伸強度卻可以提高20%一25%。在連續(xù)鑄造中, 用超聲波處理Al一Si合金,也取得了良好的效果,對初生Si相的細化作用十分顯著(見圖l)。

（3）超聲振動對鋼和鐵凝固組織的作用超聲處理對鋼和鑄鐵的細化效果也是十分明顯的。研究表明, 普通碳鋼中含碳量越高, 超聲處理的效果就越明顯。對st40鋼進行變質(zhì)和超聲振動的聯(lián)合處理試驗,不僅得到了晶粒細化的珠光體組織, 而且鐵素體網(wǎng)也被打碎。超聲處理使W18工具鋼中碳化物偏析明顯減輕, 微觀組織得到細化,共晶體碳化物也得到細化。

Abramov研究了超聲處理對鋼力學性能的影響己。對于鑄態(tài)亞共析碳鋼,超聲處理后強度提高了20%一30%,塑性提高了30%一40%；而過共析鋼經(jīng)超聲處理后,屈服強度提高了75%,同時塑性也有增大。經(jīng)過超聲處理的鐵素體和奧氏體鋼無論是在室溫還是在工作溫度下, 強度和塑性同時得到了改善。

超聲細化的機理

國外眾多學者對超聲細化的機理進行了探討,提出了破碎理論和過冷生核理論, 這些理論的核心主要是聲空化現(xiàn)象。

(1)超聲破碎理論。該理論認為高能超聲形成的大量空化氣泡在超過一定閡值的聲壓下發(fā)生崩潰井產(chǎn)生激波,將已結(jié)晶長大的晶粒打碎,使晶粒得到細化比。

（2）過冷生核理論。還有一些學者認為,超聲波產(chǎn)生的空化泡的增大和內(nèi)部液體的蒸發(fā)會降低空化泡的溫度,這將導致空化泡表面的金屬熔液溫度降低,因此在空化泡的附近就可能形成晶核。

Abdel一Rehim根據(jù)前人的工作,將超聲處理的細晶作用歸納為以下四方面：1、空化現(xiàn)象引起的空冷；2、振蕩器的冷卻和攪拌；3、坩堝壁的冷卻；4、脈沖超聲的時問延遲。

姓名：何工
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