超声驻波与空化效应对Al/C界面行为影响的研究

作     者：陈晓艳 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李英龙

授予年度：2015年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 07[理学] 08[工学] 070206[理学-声学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 0702[理学-物理学] 

主      题：超声驻波 空化效应 Al-Ti-C晶粒细化剂 润湿 传质 Matlab 

摘      要：工业生产中,铝及其合金晶粒细化最有效、实用而且经济的方法是添加晶粒细化剂。与工业生产中广泛应用的A1-Ti-B晶粒细化剂相比,AI-Ti-C是一种细化性能更加优异的晶粒细化剂。然而,在制备过程中,A1/C界面的润湿与传质性能差、以及TiC合成困难,极大地制约了 Al-Ti-C晶粒细化剂的工业化发展。本文通过对铝熔体中施加超声场,超声驻波和空化效应促进了 Al/C界面的润湿,强化了传质,实现了 TiC合成。因而,成功制备了 Al-5Ti-0.25C晶粒细化剂,并检验了其细化性能。研究内容如下:1、设计了超声场下的水模实验,观察水中聚苯乙烯粒子的运动规律及水/金属片界面润湿行为。结果表明:超声驻波场下粒子向波节定向运动,强超声场下水中发生超声空化,超声场能够改善水/金属片的界面润湿性。2、Matlab仿真模拟铝合金熔体中的超声空化,通过分别改变超声声压值、超声频率、空化泡初始半径和气体多变指数,得到不同条件下的超声空化规律。结果表明:在保证空化效应的前提下,较大的声压值,较低的超声频率,以及较低的熔体温度,有利于超声空化。3、采用超声驻波场制备Al-5Ti-0.25C晶粒细化剂,测得不同保温时间下合金的金相组织演化过程,分析了 TiC合成机理。同时,将制备的细化剂用于细化实验,验证了其细化性能。结果表明:超声驻波和空化效应能够促进Al/C界面润湿与强化传质,进而可以在较低的温度条件下合成TiC,制备的Al-5Ti-0.25C晶粒细化剂细化性能良好。