3003鋁合金超聲連續(xù)鑄軋工業(yè)實驗及機理研究.pdf

1、從二十世紀二十年代超聲制備材料的先驅性實驗至今,人們對超聲制備材料的研究興趣一直有增無減。超聲波在金屬熔體中傳播能產生多種積極效應,這一現象一直受到人們的極大關注,并取得了初步的研究成果,在實際生產中也有所應用。本文首創(chuàng)在3003鋁合金連續(xù)鑄軋過程中于前箱施加超聲振動,分析3003連續(xù)鑄軋板坯的凝固特性、顯微組織、中心層成分偏析和力學性能來探索前箱施加超聲處理對鋁合金連續(xù)鑄軋的作用機制。
　　 論文的主要研究內容有以下幾個方面:

2、
　　 (1)本文首先講述超聲制備材料在國內外的發(fā)展史和發(fā)展狀況,超聲波在介質中傳播時產生的各種效應,超聲空化產生的原因以及空化效應對熔體的影響,超聲對金屬形核和晶核長大的影響。
　　 (2)在實驗室用坩堝來模擬前箱,在一定的超聲參數條件下,于坩堝電阻爐中對坩堝中熔融的3003鋁合金進行等溫施振,施振溫度為695℃±5℃,施振3分鐘后自然冷卻。在同等條件下進行未施加超聲的實驗。然后對兩種工況下的凝固組織取樣,進行顯微組織

3、和力學性能方面的對比。實驗結果表明施加了超聲的組織晶粒細化程度和力學性能優(yōu)于未施加超聲的組織。這就說明了在3003鋁合金連續(xù)鑄軋中于前箱中施加超聲具有價值可行性。用數字顯示溫度計記錄下3003的冷卻曲線,繼而得到其冷卻速率曲線、凝固開始點、凝固持續(xù)時間、平衡結晶溫度、過冷時的最低溫度以及再輝時間,實驗數據表明等溫施加了超聲的工況冷卻速率加快,過冷度降低,溫度梯度減小,溫度場更加均勻。
　　 (3)在實際生產情況下,在3003鋁合

4、金連續(xù)鑄軋過程中于前箱中施加超聲,分四種工況進行。第一種為添加Al-Ti-B細化劑速度300mm/min,不施加超聲;第二種為添加Al-Ti-B細化劑速度150mm/min,施加超聲功率為500W;第三種為不添加Al-Ti-B細化劑,施加超聲功率為1000W;第四種為不添加Al-Ti-B細化劑,不施加超聲。對比分析四種工況下鋁合金帶坯的晶粒大小、形狀和分布,掃描電鏡下組織的微觀形貌,帶坯的綜合力學性能,以及帶坯中心層的成分偏析。實驗結果

5、表明第三種工況下獲得的3003鋁合金板坯晶粒的細化程度最好,形狀最為規(guī)則,分布也最為均勻;其微觀化合物顆粒也有相同的結果;綜合力學性能也比其它工況更加優(yōu)良;帶坯中心層的顯微偏析程度也比其它工況要小。
　　 (4)本文從理論上分析了超聲波處理對3003鋁熔體凝固過程中形核和凝固動力學過程的影響。還從理論上分析了在3003連續(xù)鑄軋過程中前箱等溫施加超聲對帶坯中心層顯微偏析的影響。分析結果得出,超聲波的空化效應和聲流效應能提高鋁熔體的