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        當前位置:首頁  >  技術文章  >  超聲波生產廠家淺談超聲波細化金屬凝固組織的機制

        超聲波生產廠家淺談超聲波細化金屬凝固組織的機制

        更新時間:2015-09-08  |  點擊率:2577

            對于超聲熔體處理細化晶粒的機制,國內外學者進行了大量的理論分析和推斷,提出了眾多理論。目前大多數學者都認為主要是空化效應和聲流效應共同作用的結果,超聲波生產廠家歸納主要的解釋有以下幾方面:

        1、空化破碎理論認為,在空化泡崩潰過程中,局部高溫、高壓和強烈的沖擊波,能熔斷并擊碎固-液界面初生晶體和正在長大的晶體,而破碎的晶體在聲流的攪拌作用下,再次分布到熔體中,提高了生核率,從而改變固-液界面的結晶方式,即通過“形核增殖”使晶粒細化。主要的增殖機制有:機械碰撞,高速運動的微小晶粒和空泡將一次和二次枝晶臂折斷,導致晶核增殖;根部重熔,空化產生的高溫或枝晶的溫升可能使枝晶熔斷;根部再結晶剝落,聲流使流體對枝晶產生彎曲應力,從而促使橫穿枝晶根部小角度晶界的擴展,直至熔體的浸入使枝晶剝落。其中,從能量的角度看,根部重熔與再結晶剝落兩者結合的可能性大,但提出空化破碎理論的學者并未提供令人信服的試驗結果來驗證。

        2、過冷生核理論認為,空化氣泡的增大和內部液體的蒸發會降低空化氣泡的溫度,使附近金屬熔液溫度瞬時降低,造成局部過冷,減小臨界晶核半徑,因而在空化氣泡的附近形成晶核,使晶核的形核率增加,組織得到細化。還有一種觀點也支持了該形核方式,空化產生的高壓沖擊波能夠使局部熔體的熔點顯著上升,有效過冷度亦隨之大大增加,從而提高形核率。

        3、一些學者依據非均質形核的熱力學條件提出異質活化形核理論,推測超聲振動能夠減少晶體與熔體的界面能,使熔體中的雜質活化成為形核的有效基底,從而也能減少晶核的臨界半徑,提高形核率。

        4、部分學者的觀點認為由于聲流的環流特性,使得金屬熔液能夠上下翻動,因而使金屬熔液在宏觀上受到一定的攪拌作用,可明顯提高合金液溫度場的均勻性,從而使其凝固方式由逐層凝固變為體積凝固,抑制了柱狀晶組織的生長,形成了均勻的等軸晶組織。

           前人的研究取得了諸多成果,深化了對這一問題的認識。然而,上述理論研究大多集中在描述和推測,缺乏系統的實驗研究論證。

        相關信息:金屬熔體處理系統

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