功率超聲波對金屬熔液的處理

目前，為(wei) 獲得細小優(you) 良組織，各種外場(磁場、電場以及超聲振動處理金屬熔體(ti) 工藝的研究非常活躍。其中功率超聲處理金屬熔體(ti) 技術對金屬凝固組織有顯著地細化作用。

功率超聲處理金屬熔體(ti) 技術是在金屬熔體(ti) 凝固過程中或在金屬熔體(ti) 凝固前。通過對金屬熔體(ti) 施加超聲振動來控製金屬凝固過程中組織和性能的方法，與(yu) 傳(chuan) 統的孕育變質處理技術相比，應用功率超聲處理金屬熔體(ti) 技術來控製和細化金屬凝固組織。可以避免對環境和金屬材料本身的汙染，因而對液態金屬熔體(ti) 進行功率超聲處理是獲得優(you) 良組織和性能鑄件的有效方法之一，是挖掘高新技術材料潛能的主要途徑。

熔體處理作用機理

頻率在20kHz以上的聲波或物體(ti) 振動頻率在此範圍內(nei) 產(chan) 生的波可以稱為(wei) 超聲波，它既是一種波動形式又是一種能量形式，且在傳(chuan) 媒介質中傳(chuan) 播的一種機械波，當波的閾值超過一定值後，則與(yu) 傳(chuan) 聲媒質相互作用，可以改變甚至破壞傳(chuan) 聲媒質的狀態、性質及結構。使物體(ti) 或物性發生變化。主要應用了超聲波的空化效應、聲流效應。

超聲空化效應

空化作用是超聲波引起的一種物理現象，它是超聲波能夠細化金屬熔體(ti) 的主要原因。。當超聲波作
用於(yu) 金屬熔體(ti) 時，造成金屬液的氣體(ti) 溶解度減小，形成大量的微小氣泡，在這個(ge) 過程中，金屬熔體(ti) 內(nei) 的微小氣泡在功率超聲的作用下被激活，會(hui) 產(chan) 生一係列的動力學過程。隨著超聲波的持續作用，空化泡將逐漸增大，當空化泡超出某一閥值時，空化泡瞬間崩潰，空化泡內(nei) 的能量瞬間釋放，造成微小區域的高溫高壓，形成結構起伏和能量起伏，提高合金的形核率，引發結晶。

超聲聲流效應

超聲波在金屬液傳(chuan) 播的過程中，由於(yu) 金屬液的吸收和損耗，超聲波在熔體(ti) 內(nei) 傳(chuan) 播時會(hui) 存在衰減，因此．有限的振幅衰減從(cong) 工具頭處會(hui) 形成一定的聲壓梯度，強烈的衝(chong) 擊波將碎斷晶胚帶到熔體(ti) 的各個(ge)
部分，同時在流動過程中將使金屬液的溫度場和成分更加均勻，對金屬液還有一定的攪拌效果。

處理中的應用

在金屬熔體(ti) 處理過程中，功率超聲具有的聲學效果。施加功率超聲後，鑄錠的凝固組織可以
由粗大的柱狀晶變成均勻細小的等軸晶。同時偏析也會(hui) 得到改善，減少或消除成形缺陷，改善金屬組織結構和鑄件性能。超聲波不同的工藝參數和其他的一些實驗條件都會(hui) 對超聲波效果產(chan) 生影響．影響超聲細化效果的工藝參數主要包括超聲功率、超聲施振時間、超聲施振溫度等。

凝固過程中的應用

超聲空化所產(chan) 生的高溫有助於(yu) 提高增強相與(yu) 基體(ti) 合金之間的潤濕性，解決(jue) 了機械攪拌所受到顆粒與(yu) 基體(ti) 合金的充分潤濕，且易團聚的難題。而且聲流效應則在加速傳(chuan) 質、傳(chuan) 熱，破壞邊界層，促進增強體(ti) 的分散等方麵起著重要作用。因此，功率超聲在金屬基複合材料凝固過程中的應用受到廣泛關(guan) 注。