功率超声对流动a356熔体半固态组织的影响研究

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1、学校代码10406分类号TP249.9密级学号070080503008题目功率超声对流动A356熔体半固态组织的影响研究作者姜丽红学科、专业材料加工工程指导教师王家宣教授申请学位日期2010年5月学校代码：10406分类号：TG249.9学号：070080503008南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）功率超声对流动A356熔体半固态组织的影响研究硕士研究生：姜丽红导师：王家宣教授申请学位级别：硕士学科、专业：材料加工工程所在单位：航空制造工程学院答辩日期：2010年5月授予学位单位：南昌航空大学EffectofPowerU

2、ltrasoniconSemi-solidStructureofFlowingA356MeltADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnMaterialProcessingEngineeringbyJiangLihongUndertheSupervisionofProf.WangJiaxuanNanchangUniversityofAeronautics,Nanchang,ChinaMay,2010摘要A356合金具有优良的半固态成形性能，是半固态加工技术商业生产中应用广泛的合金。

3、半固态成形技术的基础和关键是半固态浆料的制备，而采用功率超声制备半固态浆料则是21世纪的一种环保的材料成形工艺。不少国内外研究者对功率超声细化晶粒基础理论及应用工艺进行了深入和广泛地研究和实验，即采用功率超声来处理定量静止的合金熔体。但这些研究成果大部分被局限在实验室，不能满足工业化生产需求。本文立足于工业化需求和课题组的研究成果，采用功率超声处理流动的A356熔体，来获得半固态浆料，突破使用量上的局限。针对功率超声制备铝合金半固态浆料工艺，大多数研究者把固定量静止的合金熔体作为研究对象，并在研究过程中主要选取了功率超声大小、

4、施振温度等工艺因素。本文在课题组前期工作基础上做了更深入的研究，即把流动的A356合金熔体作为本实验研究对象，使用一种新的功率超声实验装置和实验方案来制备流动的金属熔体，获得A356半固态浆料。实验研究中选取了三个主要工艺因素：超声功率大小、铝液施振温度、处理区域的距离（工具头到熔体流道底部距离），然后对上述三个主要因素选取不同的工艺参数进行实验方案设计，并对功率大小与施振温度相互作用进行了正交优化设计，根据实验结果确定了最佳的工艺参数组合。为了研究冷却速度对半固态浆料组织的影响，本文还比较了浆料空冷和水冷两种不同的冷却方式对

5、合金组织的影响。最后，将本文实验中获得的最佳A356合金微观组织与前期实验（功率超声处理静止的A356合金熔体条件）获得的最佳A356合金微观组织进行了对比分析。从上述实验结果分析可知，功率超声加载范围是800W到1000W，随着超声功率增加，A356合金组织细化效果越明显,但当功率超声功率上升到1500W时，组织细化效果反而下降；本文实验选取了四组施振温度数据（645℃、630℃、615℃、600℃），而A356合金初生α-AL相形貌最佳的施振温度是615℃；还选取了四组处理区域距离数据（7mm、9mm、12mm、15mm)

6、，随着处理区域距离的增大，A356合金组织越粗大和偏析越严重。功率超声处理静止A356合金熔体得到的最佳初生α−Al相的等积圆直径尺寸为30.5µm,形状因子为0.81。而本实验所得的最佳初生α−Al相的等积圆直径尺寸为22.56µm,形状因子为0.78。综上所述，功率超声处理流动A356熔体，制备半固态浆料是一种新的方法，突破了传统的理念，优化加工工序和满足工业化需求的优势。关键词：功率超声，A356合金，半固态，流动熔体IABSTRACTA356,withgoodformingpropertyinsemi-solidsta

7、te,isthewidelyusedalloysincommercialproductionofsemi-solidprocessingtechnology.Preparationofsemi-solidslurryisthekeyofsemi-solidformingtechnology,andpreparationsemi-solidslurrywithpowerultrasonicisaconsideredenvironmentalmaterialformingprocessinthe21stcentury.Deptha

8、ndextensivestudyofthepowerultrasoniconbasictheoryofgrainrefinementandapplicationoftechnologywasdonebymanydomesticandforeignresearchers,tha