功率超聲波對(duì)金屬熔體的處理設(shè)備功率超聲波對(duì)金屬熔體的處理設(shè)備

目前,，為獲得細(xì)小優(yōu)良組織，各種外場(chǎng)(磁場(chǎng),、電場(chǎng)以及超聲振動(dòng)處理金屬熔體工藝的研究非?；钴S。其中功率超聲處理金屬熔體技術(shù)對(duì)金屬凝固組織有顯著地細(xì)化作用,。

功率超聲處理金屬熔體技術(shù)是在金屬熔體凝固過程中或在金屬熔體凝固前,。通過對(duì)金屬熔體施加超聲振動(dòng)來控制金屬凝固過程中組織和性能的方法，與傳統(tǒng)的孕育變質(zhì)處理技術(shù)相比,，應(yīng)用功率超聲處理金屬熔體技術(shù)來控制和細(xì)化金屬凝固組織,。可以避免對(duì)環(huán)境和金屬材料本身的污染,，因而對(duì)液態(tài)金屬熔體進(jìn)行功率超聲處理是獲得優(yōu)良組織和性能鑄件的有效方法之一,，是挖掘高新技術(shù)材料潛能的主要途徑。

熔體處理作用機(jī)理

頻率在20kHz以上的聲波或物體振動(dòng)頻率在此范圍內(nèi)產(chǎn)生的波可以稱為超聲波,，它既是一種波動(dòng)形式又是一種能量形式,，且在傳媒介質(zhì)中傳播的一種機(jī)械波，當(dāng)波的閾值超過一定值后,，則與傳聲媒質(zhì)相互作用,，可以改變甚至破壞傳聲媒質(zhì)的狀態(tài)、性質(zhì)及結(jié)構(gòu),。使物體或物性發(fā)生變化,。主要應(yīng)用了超聲波的空化效應(yīng)、聲流效應(yīng),。

超聲空化效應(yīng)

空化作用是超聲波引起的一種物理現(xiàn)象,，它是超聲波能夠細(xì)化金屬熔體的主要原因。,。當(dāng)超聲波作
用于金屬熔體時(shí),，造成金屬液的氣體溶解度減小，形成大量的微小氣泡,，在這個(gè)過程中,，金屬熔體內(nèi)的微小氣泡在功率超聲的作用下被激活，會(huì)產(chǎn)生一系列的動(dòng)力學(xué)過程,。隨著超聲波的持續(xù)作用,，空化泡將逐漸增大,，當(dāng)空化泡超出某一閥值時(shí)，空化泡瞬間崩潰,，空化泡內(nèi)的能量瞬間釋放,，造成微小區(qū)域的高溫高壓，形成結(jié)構(gòu)起伏和能量起伏,，提高合金的形核率,，引發(fā)結(jié)晶。

超聲聲流效應(yīng)

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(nèi)傳播時(shí)會(huì)存在衰減，因此．有限的振幅衰減從工具頭處會(huì)形成一定的聲壓梯度,，強(qiáng)烈的沖擊波將碎斷晶胚帶到熔體的各個(gè)
部分，同時(shí)在流動(dòng)過程中將使金屬液的溫度場(chǎng)和成分更加均勻,，對(duì)金屬液還有一定的攪拌效果,。

處理中的應(yīng)用

在金屬熔體處理過程中，功率超聲具有的聲學(xué)效果,。施加功率超聲后,，鑄錠的凝固組織可以
由粗大的柱狀晶變成均勻細(xì)小的等軸晶。同時(shí)偏析也會(huì)得到改善,，減少或消除成形缺陷,，改善金屬組織結(jié)構(gòu)和鑄件性能。超聲波不同的工藝參數(shù)和其他的一些實(shí)驗(yàn)條件都會(huì)對(duì)超聲波效果產(chǎn)生影響．影響超聲細(xì)化效果的工藝參數(shù)主要包括超聲功率,、超聲施振時(shí)間,、超聲施振溫度等。

凝固過程中的應(yīng)用

超聲空化所產(chǎn)生的高溫有助于提高增強(qiáng)相與基體合金之間的潤(rùn)濕性,，解決了機(jī)械攪拌所受到顆粒與基體合金的充分潤(rùn)濕,，且易團(tuán)聚的難題。而且聲流效應(yīng)則在加速傳質(zhì),、傳熱,，破壞邊界層，促進(jìn)增強(qiáng)體的分散等方面起著重要作用,。因此,，功率超聲在金屬基復(fù)合材料凝固過程中的應(yīng)用受到廣泛關(guān)注。