功率超声对铸钢凝固行为的影响

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1、上海大学硕士学位论文摘要利用功率超声对金属凝固过程进行处理可以细化金属的凝固组织，提高金属的力学性能。国内外很多学者对这一现象进行过大量研究，并取得了很多成果。但由于超声变幅杆不耐高温超声腐蚀，使得利用功率超声对高温合金影响的研究进展缓慢，从而限制了这种高效、无污染的物理细晶技术在实际生产中的应用。本文在课题组前期工作的基础上，研究了功率超声对TIO钢和1Crl8Ni9Ti不锈钢凝固行为的影响。本研究采用专利技术——“自吸式变幅杆”，通过侧部导入功率超声方式对铸钢的凝固过程进行处理，研究功率超声处理对TIO钢和1Crl8Ni9Ti凝固冷却曲线、凝固组织以及力学性能等的影响。

2、研究发现，功率超声处理能够降低T10钢和1Crl8Ni9Ti不锈钢的凝固开始温度、缩短凝固时间、细化凝固组织、提高抗拉强度和延伸率。而且随着超声处理功率的增加，组织细化效果更明显，力学性能提高更显著。应用EBSD(电子背散射衍射)和能谱等分析手段，研究了功率超声处理对1Crl8Ni9Ti凝固组织相组成和成分偏析的影响。结果表明：功率超声处理能够减小1Crl8Ni9Ti组织中Fe、Cr、Ni三元素的偏析程度，从而使经600W超声处理后，ICrl8Ni9Ti组织中的铁索体含量比未经超声处理时降低。由于成分偏析减小以及铁素体含量减少，经过600W超声处理后ICrl8Ni9Ti的抗

3、腐蚀性能得到显著提高。文章利用超声空化效应和声流效应分析了超声处理对金属熔体的作用机理，解释了功率超声降低金属凝固开始温度、缩短凝固时间、增大凝固速率及细化金属凝固组织的原因。采用不同超声功率对1Crl8Ni9Ti的凝固过程进行处理，对比不同超声功率下沿超声传播方向试样力学性能的变化，发现材料的抗拉强度不断下降，超声作用效果越来越差，验证了功率超声在金属熔体中存在比较严重的衰减这一物理现象。文章还分析了功率超声在金属熔体中存在衰减的理论基础，并且提出了超声作用力的衰减规律。由此规律得出的超声作用力的衰减趋势与功率超声沿超声传上海大学硕士学位论文播方向实际处理效果十分吻合。关

4、键词：功率超声；凝固行为；铸钢；晶粒细化；EBSD上海大学硕士学位论文AbstractUltrasonictreatmentCallrefinethestructureofmetals．ThisphenomenonISinvestigatedbymanyscholarsandgetsalotofusefulresults．Butbecauseresonatorcan’tbeusedathightemperaturemakesthiskindoftechnologydoesn’thavegreatprogressinhightemperaturearea，andlimills

5、it'suseinindustry．TheeffectofultrasonictreatmentonthesolidificationbehaviorofT10steeland1Crl8Ni9Tiareinvestigatedbasedonpreviousresearchinthispaper．Thecoolingcurve，structureandmechanicalpropegiesofT10steeland1Crl8Ni9Tiareinvestigatedthroughsidetransmittingmethodofultrasonicvibrationbyautom

6、atic-attractingamplitudetransformerhornwhichisapatent．TheexperimentalresultsshowthatstructureofTIOsteeland1Crl8Ni9TiCanberefinedbyultrasonictreatment，andatthesametimethemechanicalpropertiesgetpromoted．Itisalsoshowthatthesolidificationtemperatureandthesolidificationtimearedecreasedwiththeul

7、trasonictreatment．Thephasecompositionandcomponentsegregationof1Crl8Ni9TiareinvestigatedbyEBSDtechnologyandenergyspectrummethod．TheresultsshowthatthecomponentsegregationofFe，CrandNielementsaredecreasedwith600Wultrasonictreatment．whichmakescontentofferritephasel