超聲波作為一種控制金屬凝固的重要方式,能夠顯著改善材料的組織和性能,是當前國內外研究的熱點課題,同時也是制備超級金屬的一種發(fā)展方向。目前研究的熱點主要集中在超聲對晶粒細化和除氣的影響,而超聲波對金屬組織和性能的影響是全面而復雜的,如超聲波對溶質固溶度的影響,超聲對晶粒取向的影響,超聲與傳統(tǒng)晶粒細化劑的對比等亟需深入和細致的研究,這樣才能夠對超聲影響金屬組織的機理有更深刻的認識和理解。本課題選擇超聲對鋁合金組織和性能的影響作為切入點,主要研究如下內容:(1)在Al-10Mg合金熔體不同冷卻階段施加超聲波,研究凝固組織、Mg的固溶度和晶粒取向的差別。研究發(fā)現(xiàn)超聲波在凝固過程中施加超聲的效果優(yōu)于凝固前施加超聲的效果,證實了超聲波能夠極大程度地細化合金晶粒,晶粒尺寸從厘米級細化至微米級,同時有效地提高了Mg在晶內的固溶度,未超聲時Mg在晶內的固溶度僅有1.01%,經超聲處理后Mg在晶內的固溶度為10.12%,超聲不但提高了Mg在晶內的固溶度,而且提高了Mg在晶界的固溶度。在不同的冷卻階段施加超聲的晶粒取向不同,采用邊—邊匹配模型對上述結果進行了解釋,Al的{220}和Mg的{1011}最為匹配,錯配度d值最小,僅為4.92%。(2)研究超聲和傳統(tǒng)的晶粒細化劑對3003鋁合金在微觀組織、Mn元素固溶度和塑性性能的影響:超聲波比Al-5Ti-B具有更好的晶粒細化效果,超聲波能夠提高了Mn在基體中固溶度,未經超聲時銅元素集中在晶界分布,而經過超聲處理后,銅元素均勻地分布在整個樣品中。這些效果是采用傳統(tǒng)細化劑所無法替代的。通過Gleeble1500D進行的熱力模擬實驗,證實了超聲處理過的3003合金具有更好的力學性能。(3)在實際生產中,對超聲和傳統(tǒng)晶粒細化劑Al-5Ti-B的細化效果進行對比,發(fā)現(xiàn)超聲波比傳統(tǒng)的晶粒細化劑具有很好的晶粒細化效果,無需引入元素,就能夠消除采用Al-5Ti-B細化所具有的裂邊現(xiàn)象。同時還發(fā)現(xiàn)超聲波與晶粒細化劑疊加使用的效果較差,并對該現(xiàn)象進行了解釋。
【學位單位】：清華大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：TG146.21
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 選題的背景及意義
    1.2 超聲的應用物理基礎簡介
        1.2.1 超聲的產生和傳導
        1.2.2 超聲的非線性效應
    1.3 超聲波在鋁合金熔煉中應用的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 超聲場對金屬凝固組織的影響
        1.3.2 超聲場對成分偏析的影響
        1.3.3 超聲場影響凝固組織的機理
    1.4 課題的選題意義和研究內容
第2章 實驗及研究方法
    2.1 實驗裝置
    2.2 樣品制備
    2.3 樣品表征
第3章 超聲波對Al-10Mg組織與性能的影響
    3.1 引言
    3.2 實驗方法
        3.2.1 實驗材料
        3.2.2 實驗設計與步驟
    3.3 實驗結果
        3.3.1 超聲波對Al-10Mg晶粒尺寸的影響
        3.3.2 超聲波對Al-10Mg固溶度的影響
        3.3.3 超聲波對Al-10Mg晶面取向的影響
    3.4 本章小結
第4章 超聲波對3003鋁合金組織與性能的影響
    4.1 引言
    4.2 實驗方法
        4.2.1 實驗材料
        4.2.2 實驗設計與步驟
    4.3 實驗結果
        4.3.1 超聲波對3003鋁合金晶粒尺寸的影響
        4.3.2 超聲波對3003鋁合金固溶度的影響
        4.3.3 熱變形條件對經超聲處理3003鋁合金流變應力行為的影響
        4.3.4 熱變形條件對3003鋁合金高溫穩(wěn)態(tài)流變應力的影響規(guī)律
    4.4 本章小結
第5章 超聲波對1060鑄軋鋁合金組織的影響
    5.1 引言
    5.2 實驗方法
        5.2.1 實驗材料和設備
        5.2.2 實驗設計與步驟
    5.3 實驗結果
        5.3.1 超聲波對1060鋁合金鑄軋板晶粒尺寸的影響
        5.3.2 超聲和Al-5Ti-B疊加使用效果變差的原因
    5.4 本章小結
第6章 結論
參考文獻
致謝
個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 周亞璋;;提取胰島素時的超聲波處理效果[J];生化藥物雜志;1986年04期

2 ;超聲波處理廢水[J];重慶環(huán)境保護;1986年06期

3 黃森;;超聲波處理茶種試驗[J];茶葉;1959年03期

4 陸紹焜;;超聲波的幾個性質的分析及其應用[J];物理通報;1960年05期

5 Т.А.Го■uтuбэе;余明瞻;;超聲波處理錳礦泥的浮選[J];國外金屬礦選礦;1974年01期

6 王文潛;;稀有金屬精礦精選流程中用超聲波處理取代酸浸的可能性[J];國外金屬礦選礦;1974年06期

7 孫國鳳;;超聲波處理促進酶反應[J];生物技術通報;1988年11期

8 牛勇;任金蓮;王志剛;程存弟;;超聲波殺傷黃曲霉菌的研究[J];陜西師大學報(自然科學版);1990年03期

9 ;超聲波在食品行業(yè)的利用[J];應用科技;1998年07期

10 林敏敏;;超聲波振動拉絲[J];上海金屬.有色分冊;1981年03期

相關博士學位論文 前1條

1 張艾萍;污垢和超聲波對場協(xié)同的影響及除垢效果評價研究[D];華北電力大學;2013年

相關碩士學位論文 前10條

1 陳家軻;超聲波對鋁合金組織和性能的影響[D];清華大學;2015年

2 閆坤;超聲波對乳品輔助殺菌及改性技術的研究[D];中國農業(yè)科學院;2010年

3 蘇蘋;棒式超聲波退漿技術研究[D];東華大學;2013年

4 朱少娟;超聲波加速胰蛋白酶反應及其機理的探討[D];江南大學;2004年

5 許韓山;超聲波對速凍毛豆仁品質的影響研究[D];江南大學;2008年

6 李倩;多頻超聲波對紅薯淀粉結構與性質的影響研究[D];天津科技大學;2013年

7 趙野弛;超聲波處理污泥厭氧消化的研究[D];西南交通大學;2011年

8 尤麗霞;超聲波處理（預洗）對織物污漬去除的影響研究[D];浙江理工大學;2011年

9 申遠;超聲波對紅酒理化指標影響及其機理初探[D];陜西師范大學;2015年

10 衷學金;生物污泥超聲波處理提取反硝化碳源試驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

本文編號：2848949