對向式雙振動頭功率超聲對5083鋁合金半固態(tài)組織及力學性能影響研究.pdf

1、超聲波對于改變物質(zhì)的物理、化學和生物等特性或狀態(tài)具有非常廣泛的應用。功率超聲處理技術就是通過功率超聲振動來改變材料某些狀態(tài)的技術，其中包括超聲振動法制備合金半固態(tài)漿料技術，應用于金屬凝固組織的改善，可促進熔體形核，顯著細化晶粒、均勻化組織，是一種新型的先進環(huán)保技術。
　　金屬半固態(tài)成形技術是21世紀前沿性金屬加工技術，它將液態(tài)金屬的易成形性和固態(tài)金屬成形的高品質(zhì)性有效地結(jié)合在一起,克服了金屬材料在傳統(tǒng)單一狀態(tài)下成形的一系列缺陷，具

2、有諸多優(yōu)點。
　　本課題將功率超聲處理技術與金屬半固態(tài)成形技術相結(jié)合，綜合這兩種新技術的優(yōu)勢進行實驗，旨在獲得晶粒組織細小均勻且力學性能較高的制件，達到改善材料組織與性能的目的。
　　實驗設計了一套 V型對向式雙振動頭功率超聲處理裝置，以及半固態(tài)流變成形模具，并同時參與了交錯式雙振頭功率超聲處理裝置設計，在兩個處理裝置上制備了5083鋁合金半固態(tài)漿料并進行了流變模鍛成形。第一階段實驗研究了不同的熔體澆注溫度和裝置流道傾斜角度

3、對合金半固態(tài)組織的影響規(guī)律，第二階段實驗研究了流變模鍛成形工藝和熔體澆注溫度對合金半固態(tài)成形制件的組織及力學性能的影響規(guī)律。兩次實驗還對比分析了超聲處理裝置對半固態(tài)組織及性能的影響。
　　實驗結(jié)果表明：（1）對于對向式實驗裝置，裝置的斜流道、功率超聲和流變成形工藝對合金半固態(tài)組織有明顯的改善作用，使晶粒更細小、致密、均勻。（2）功率超聲和流變模鍛能顯著提高合金的力學性能。（3）晶粒尺寸和形貌隨著本實驗選定的澆注溫度的提高而細小和均

4、勻，合金組織在所選取流道傾角（10°、20°、30°）中，20°時細化效果最佳。對比結(jié)果，得出第一階段實驗的最佳工藝參數(shù)為：澆注溫度645℃，流道傾角20°。（4）成形制件的組織和力學性能在澆注溫度645℃時改善效果最好。（5）較之V型對向式雙振動頭超聲處理裝置，流經(jīng)交錯式雙振動頭超聲處理裝置的漿料組織及成形制件的力學性能更好。
　　本課題突破了目前僅靠單振動頭處理合金熔體的理念，開發(fā)了適合于半固態(tài)成形的新型材料，在改善5083合