连续与脉冲超声对ZL205A合金熔体细化作用区域及机制的研究

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:whynot2009
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ZL205A合金由于高强、高韧等优良特性,已成为航空航天领域重要的结构材料之一。超声场处理金属熔体是改善铸件凝固组织,增强材料力学性能的有效方法。本文采用连续、脉冲超声对铝合金熔体进行处理,研究不同连续、脉冲超声功率对ZL205A合金微观组织及显微硬度的影响,分析连续与脉冲超声下ZL205A合金熔体细化作用区域,探讨细化作用机制,结果表明:  1、在连续超声施振条件下,随着超声功率的增加,ZL205A合金晶粒尺寸逐渐减小,0mm处组织晶粒尺寸在1500W时相对于未施加超声降低56.7%左右,而显微硬度呈波浪形态,先出现轻微的下降,然后随着功率提高显微硬度开始上升,达到顶点后又开始下降;在相同功率条件下,随着纵区深度的增加,ZL205A合金晶粒尺寸呈上升趋势,显微硬度呈V形曲线即先减小后增大。  2、在脉冲超声施振条件下,随着脉冲超声功率的增加,ZL205A合金试样晶粒尺寸逐渐变小,纵区深度0mm处脉冲超声功率1800W时平均晶粒尺寸最小,可达120μm左右,而显微硬度随着功率增加基本呈现波浪形态;在相同功率条件下,随着纵区深度的增加,ZL205A合金晶粒尺寸逐渐增加,而ZL205A合金显微硬度呈V形曲线,在纵深0mm、200mm处合金显微硬度呈现最大值。  3、在连续、脉冲超声施振条件下,得到ZL205A合金晶粒尺寸-超声功率-纵区深度在功率600W~1800W条件下的拟合图形,显微硬度H-超声功率p-纵区深度在功率范围内的拟合图形,并得出晶粒尺寸、显微硬度的拟合公式。  4、对于连续超声实际有效细晶区域,在600W时各纵区深度晶粒虽有所细化但效果并不明显。在900W下,有效作用范围可达50mm;在1200W时细化有效范围就能达到150mm。继续提高连续超声功率,细化效果有所提高。对于脉冲超声实际有效细晶区域,在900W下,有效作用范围可达50mm;在1500W时细化有效范围能达到100mm。而在纵深100mm、150mm处,各功率下晶粒细化程度基本都不满足有效区域判据。继续提高超声功率,细化程度提升并不明显。在1500W时连续超声细化效果高于脉冲超声约15%。  本文研究所得超声场对铝合金熔体细化、作用纵区的影响规律,可为超声熔体细化铝合金组织提供理论指导,超声有效区域将为超声设备研制、施振铸件尺寸设计及不同部位受力设计提供参考。
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