高能超声处理对晶粒细化的组织和研究

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1、高能超声处理Al-17%Si-xFe合金组织的研究姓名：梅秋平学部：机械与电气工程学部专业：材料成型及控制工程指导老师：毛有武目录13452目录1、绪论2、铝及铝合金的介绍3、实验材料与方案4、实验结果讨论5、全文总结与展望1、绪论13452Part11.1选题目的与意义1.2铝硅合金的应用现状1.3半固态成形技术1、绪论1.1选题的目的与意义随着科学技术的飞速发展，现代汽车制造材料的构成，发生了较大的变化，高密度材料的比例下降，低密度材料有较大幅度的增加，有色轻金属的应用范围在不断扩大，特别是高强度、低密度、耐磨性和耐蚀性好的材

2、料越来越受到各行各业的青睐。经过超声波处理的铝硅合金具有抗拉强度高、线膨胀系数小、耐磨性和抗蚀性好、铸造和切削性能优良等特点，它是汽车、摩托车发动机活塞的理想材料。因此，研究超声波处理对铝硅合金的显微组织及其力学性能的影响具有极其重要的理论意义和实际价值。1、绪论1.2铝硅合金的应用现状可能我们常见的铝合金都是应用在建筑门窗、幕墙、阳台护栏、指指示牌等地方，其实铝硅合金的应用早已远远超过日常的生活领域。如今，在制造形状复杂、比强度、比刚度要求高的零部件时，均广泛采用铝合金，如汽车发动机缸体、运载火箭、各种航天器等主要结构材料多采用

3、铝合金。铝硅合金不仅能在汽车、航天工业中得到广泛的应用，在电话、电缆中也有很广泛的应用。1.2铝硅合金的应用现状可能我们常见的铝合金都是应用在建筑门窗、幕墙、阳台护栏、指指示牌等地方，其实铝硅合金的应用早已远远超过日常的生活领域。如今，在制造形状复杂、比强度、比刚度要求高的零部件时，均广泛采用铝合金，如汽车发动机缸体、运载火箭、各种航天器等主要结构材料多采用铝合金。铝硅合金不仅能在汽车、航天工业中得到广泛的应用，在电话、电缆中也有很广泛的应用。1、绪论1.3半固态成形技术半固态成形就是在金属的凝固过程中采用某些特殊工艺，充分破碎枝

4、状的初生固相，得到一种液态金属母相中均匀的悬浮着一定数量球状、椭球状或蔷薇状初生固相的固液混合浆料，其仍具有一定的流动性，具有这种特殊结构的部分凝固金属就称为半固态金属。而采用这种既非完全液态，又非完全固态的半固态金属加工成形的方法就称为半固态金属加工技术。常用的半固态金属坯料的成形方法：机械搅拌法、电磁搅拌法、超声波振动法2、铝及铝合金的介绍13452part22.1各类铸造铝合金的特点2.2Al-Si系铸造铝合金2.3细化铝合金晶粒的方法及原理2.4Fe对铝硅合金的影响及细化措施2、铝及铝合金的介绍2.1铸造铝合金的分类及其特

5、点①Al-Si类合金（含Si量≥5%）：具有优良的铸造性能；②Al-Cu类合金（含Cu量≥4%）：具有较高的室温和高温力学性能；③Al-Mg类合金（含Mg量≥5%）：具有非常优异的抗蚀性能，力学性能高，密度最小；④Al-Zn类合金：最大优点是不需要热处理就能使合金强化；⑤Al-RE（混合稀土）类合金：高温强度高，热稳定性好。2、铝及铝合金的介绍2.2Al-Si系铸造铝合金二元Al-Si合金（ZL102）又称硅铝明，含硅量为11%~13%，就其组织而言，属于过共晶合金，共晶温度577℃。共晶铝硅合金的组织特点：Al-Si二元系仅形成

6、α相β相，通常把共晶中的β相称为共晶硅，在铸态下，共晶硅呈粗大的针状，因此合金强度和塑性都很低。共晶和过共晶合金组织中的初晶β相称为初晶硅。在铸态下初晶硅呈粗大的多角形块状和板状。2、铝及铝合金的介绍2.3细化铝合金晶粒的方法细化晶粒的方法主要有物理和化学两类，物理方法主要包括：（1）形变处理细化法（2）物理场细化（①脉冲电流处理；②磁场处理；③超声波处理）（3）快速冷却法（4）机械物理细化法化学细化方法：（1）添加细化剂；（2）添加变质剂细化2、铝及铝硅合金的介绍2.4Fe对铝硅合金的影响β-Fe相铝硅合金中的铁通常以金属间化合

7、物的形式存在,常见的有α相和β相两种,前者的微观组织表现为汉字状,对合金的有害作用并不明显；后者为针状(立体为片状)，对合金的力学性能有害作用比较大。3、实验材料与方案13452Part33.1材料的合金成分3.2合金材料的制备工艺3.3超声波振动试验3、实验材料与方案3.1材料的合金成分在本实验过程中所用到的合金材料有两种，一种是Al-17Si-5Fe，另一种就是Al-17Si-8Fe。3.2合金材料的制备工艺合金材料的制备工艺大致包括以下几个步骤：装料熔化合金化扒渣精炼除气3、实验材料与方案3.3超声波振动试验3.3.1实验原

8、理——超声波的空化作用与声流作用①空化作用：存在于液体中的微气核空化泡在声波的作用下振动，当声压达到一定值时发生生长和崩溃，可以破碎合金熔体中的枝状晶粒。②声流作用：高能超声在熔体中传播时，有限振幅衰减使液体内从声源处开始形成一定的声压梯度，导致液