超声熔炼铝合金晶粒细化和熔体净化工艺研究

《超声熔炼铝合金晶粒细化和熔体净化工艺研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：TG243单位代码：10183研究生学号：2015432059密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）超声熔炼铝合金晶粒细化和熔体净化工艺研究StudyofUltrasonicSmeltingonGrainRefinementandPurifyingTechnologyofAluminumAlloy作者姓名：董树成陈黄捷专业：材料加工工程研究方向：铝合金加工行行为分析指导教师：王文权教授培养单位：材料科学与工程学院2018年10月未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电￥版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租

2、、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名曰期年１月曰＾超声熔炼铝合金晶粒细化和熔体净化工艺研究StudyofUltrasonicSmeltingonGrainRefinementan

3、dPurifyingTechnologyofAluminumAlloy作者姓名：董树成专业名称：材料加工工程指导教师：王文权教授学位类别：工学硕士答辩日期：2018年11月28日摘要摘要随着经济的快速发展，铝合金在工业生产中得到了大量的应用，尤其是在汽车轻量化中的应用，铝合金的晶粒细化和熔体净化已经成为一个热门研究方向。功率超声对提高产品质量、降低生产成本、防止环境污染、提高生产效率等具有特殊的潜在能力。因此，了解超声搅拌工作原理，选用合理的超声搅拌参数，对提高铝合金晶粒细化和熔体净化程度有着重要的意义。本文主要针对超声搅拌对铝合金的晶粒细化和熔体净化开展研究，主要通过对比实验对铝合金晶粒尺寸

4、和熔体净化程度进行分析。主要内容包括：超声搅拌对Al-7%Si合金组织和性能的影响、超声搅拌对ZL101A铝合金凝固组织的影响和超声搅拌对熔体净化的影响。在超声搅拌对Al-7%Si合金组织和性能影响的实验研究中可以得出：（1）在熔体中施加超声搅拌可以使熔体的气孔率降低54%，同时超过95%的气孔集中在铸锭顶端；（2）超声搅拌具有晶粒细化和共晶硅相变质的作用，经超声搅拌后晶粒平均粒径降低48%，共晶硅平均长宽比降低75%；（3）在超声搅拌作用下加入1%AlTiB中间合金对铝合金晶粒的细化效果最好，使得晶粒平均粒径降低57%。但是增加中间合金的加入量晶粒平均粒径变化不到5%，因此中间合金加入量的增

5、加对晶粒细化的效果提升并不明显。为了进一步研究在超声搅拌作用下微量元素的分布及作用，本文进行了超声搅拌对ZL101A铝合金凝固组织影响的实验，通过该实验可以得出：（1）在ZL101A铝合金中施加超声搅拌可以使熔体的气孔率降低46%，同时可以提升元素的固溶度，降低元素在晶界处的偏析程度，使得合金的均匀性得到提升；（2）ZL101A铝合金中的微量元素在合金凝固过程中起到细化剂的作用，相比于二元合金晶粒平均粒径降低了24%，使得铸锭的晶粒得到进一步细化。为了研究超声搅拌对熔体净化工艺的影响，本文进行了超声搅拌对铝合金熔体净化影响的实验，通过该实验可以得出：（1）超声作用时间从1min增加到5min时

6、，气孔面积降低了85.6%，电阻率降低了32.9%，布氏硬度提高了33.5%。随着超声作用时间的增加，由声压而产生的声辐射更持久，通过空穴不断带走氢气；超声功率从100W增加到300W时，气孔面积降低了15.6%，电阻率降低了7.9%，布氏硬度提高了7.9%。随着功率的不断增加空化作用强度不断增强，声I吉林大学硕士学位论文流效应覆盖面积更广；超声探头底部距溶液液面的距离不同导致超声的声流分布不同，当超声探头底部距溶液液面20mm时，声流分布最均匀，使得气孔面积降低了13.5%，电阻率降低了5.3%，布氏硬度提高了5.7%。综合熔体净化程度和超声装置性能等方面，减小气孔率最佳的参数设计方案为超声

7、作用时间5min、超声功率200W和超声探头底部距溶液液面20mm。（2）超声作用对初生硅有细化效果，经过超声处理的初生硅的平均尺寸相对于未经过处理的初生硅降低了51.6%。超声作用时间从1min增加到5min，样品中Si元素含量平均降低了56.7%；超声功率为200W时，样品中Si元素含量平均降低了22.6%；超声探头底部距溶液液面20mm时，样品中Si元素含量平均降低了3.5%。因此，减小夹杂