功率超声在金属凝固过程中的应用研究

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1、大连理工大学硕士学位论文摘要功率超声是超声技术的一个分支，它主要研究利用超声振动形成的能量使物质的一些物理、化学、生物特性或状态发生改变，或者使这种改变过程加快。在金属凝固过程中施加功率超声，是改善凝固组织、提高材料机械性能的最有效方法之一。超声熔体处理技术避免了采用加入变质剂细化晶粒时，变质剂与熔体中的气体之间的反应，并且通过超声振动使熔体得到进一步除气净化。A1一1％Si合金具有较好的流动性，小的线膨胀系数，小的铸造收缩率和优良的抗腐蚀性能与焊接性能，所以己成为制造集成电路键合线的优选材料。为了进一步提高其机械性能，以满足全自动键合机的生

2、产要求，采用超声熔体处理技术细化连铸坯晶粒。在不同功率的超声场作用下，对铝合金熔体进行超声处理，研究了不同超声参数(频率、功率)及工艺参数(超声作用时间、超声作用时熔体初始温度)对铝合金铸坯晶粒细化的效果。实验结果表明：超声熔体处理可以明显细化晶粒，改善元素的偏析倾向。随着超声功率的增加，改善作用的效果越明显。金属熔体施加超声处理后，产生了空化及声流效应。空化泡将以极高的速度闭合或崩溃，在熔体内部局部微小区域产生瞬时高温、高压和强烈的冲击波，从而促进了合金形核并抑制长大。声流搅拌金属熔体，可以提高温度场和化学成分的均匀性，改善合金成分偏析。关

3、键词：功率超声：空化；声流；凝固；晶粒细化大连理工大学硕士学位论文StudyonthesolidificationprocessofalloytreatedbyhighintensityultrasonicAbstractHi咖intensi哆ultrasonicisatechnologybasedonphysics，mechanics，electronics，materialsand50on．Itisanappliedtechnologythatchangessome鹊pectsofobjectsorproperties，oritsspee

4、dischangedby11ltrasonicenergy．Highintensityultrasonictreatmentisoneoftheeffectivewaystoimprovesolidificationstmetureandmechanicalpropertiesofmetalsintheprocessofmetalsolidifieation．Hi幽intensityultrasonicmelttreatmentisusedtoavoidtheactionbetweenthealterativeandgasinmoltenal

5、loy，andmakethea110ydegassingandfiltrationbyultrasonicvibration．。AI-I％Sialloyisadapttomakemolectronmanufacturebondingwire砸thgoodfluidness，smallexpansilecoefficient，contractivecoefficient，resistanceofcorruptandgoodweldingcapability．Hi曲intensityultrasonictreatmentisusedtorefin

6、ethegrains，forimprovethemechanismpropertyandcontenttherequireautomatismproduction．Withdifferentsolidificationprocess，nitrasonicandtechnicalparametersarestudied，suchasultrasonicfrequency,ultrasonicpower．durationandthetemperature．111eexperimentresultsindicatethathi曲intensityu

7、ltrasonictreatmentCanhelprefinethegrainsandreducesegregationofalloys．WiththepowergrOWS,theeffectofalloyrefineisbetter．Afterputtingtheultrasonicintomoltenalloys，ca、，imfionandacousticsteamaletakeplaceinthemelt．Cavitationwilleollapmalaveryspeed．thenalocalzonewithhightemperatur

8、e,pressureandpowerfulshockwavealeformed．Thatacceleratesthenucleationandrestrainsgr