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《超聲波對(duì)金屬凝固特性及組織影響的研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、上海大學(xué)博士學(xué)位論文超聲波對(duì)金屬凝固特性及組織影響的研究姓名：劉清梅申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：鋼鐵冶金指導(dǎo)教師：翟啟杰20070101上海大學(xué)博士學(xué)位論文分析定量的得到超聲波處理過程凝固初始溫度與功率的關(guān)系。隨后采用EBSD電子背散射衍射技術(shù)對(duì)晶界和晶粒內(nèi)部缺陷進(jìn)行分析。結(jié)果表明，超聲波處理增加了組織中的晶界、亞晶界面積和位錯(cuò)密度，并且隨著輸入功率的提高，凝固組織發(fā)生由柱狀晶向等軸晶的轉(zhuǎn)交。功率從0W到700W，輸入功率與奧氏體相含量呈線性遞增關(guān)系，700W超聲波處理時(shí)組織近似為全奧氏體。分析了超聲波處理對(duì)奧氏體不銹鋼微
2、觀組織的影響。結(jié)果顯示，隨著超聲波功率的提高發(fā)生了柱狀枝晶向等軸晶或球形晶的轉(zhuǎn)變，相應(yīng)的二次枝晶臂間距變小。通過EDS能譜技術(shù)測(cè)試了不銹鋼中主要元素在不同位置的分布，結(jié)果表明施加超聲波加速了固／液界面前沿的溶質(zhì)擴(kuò)散，減小溶質(zhì)富集邊界層厚度，從而降低了合金元素偏析。力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明，超聲波處理對(duì)不銹鋼試樣的延伸率影響不大，但能顯著提高合金抗拉強(qiáng)度。對(duì)合金抗拉強(qiáng)度沿著超聲波傳播距離上的衰減進(jìn)行分析，表明合金抗拉強(qiáng)度與傳播距離呈負(fù)指數(shù)遞減關(guān)系?？垢g性測(cè)試顯示超聲波處理提高了奧氏體不銹鋼的抗腐蝕性能。結(jié)合凝固理論和聲學(xué)理
3、論，對(duì)超聲波處理細(xì)化機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)分析。分析表明空化氣泡在膨脹過程導(dǎo)致微區(qū)過冷和氣泡閉合形成的高壓提高了合金形核速率，使組織細(xì)化。而氣泡閉合形成的強(qiáng)沖擊力造成的型壁晶粒剝落、超聲波處理后熔體內(nèi)熱起伏造成枝晶臂頸部熔斷也有效地促進(jìn)了凝固組織的進(jìn)一步細(xì)化。分析了超聲波作用對(duì)金屬理論結(jié)晶溫度的影響，推導(dǎo)出了超聲波處理下合金理論結(jié)晶溫度與超聲波功率的數(shù)學(xué)關(guān)系式，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測(cè)的金屬凝固初始溫度，得到超聲波處理后合金過冷度增大。結(jié)合牛頓冷卻模型和流體學(xué)理論，推導(dǎo)了超聲波處理?xiàng)l件下金屬冷卻速率與超聲波功率和處理時(shí)間的關(guān)系。建立了凝
4、固熔體中的超聲波傳播過程的“衰減模型”，探討了超聲波衰減與傳播距離和熔體實(shí)時(shí)溫度的數(shù)學(xué)關(guān)系。采用自主研發(fā)的超聲波衰減測(cè)試設(shè)備采集了亞共晶A1．7．3％Si合金凝固過程中不同溫度和傳播距離下的衰減值，得到衰減分布函數(shù)。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)“衰減”模型進(jìn)行驗(yàn)證，表明理論模型和實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符。關(guān)鍵詞：超聲波；凝固特性；凝固組織；鋁合金；T10鋼；不銹鋼Ⅱ上海大學(xué)博士學(xué)位論文ResearchofUltrasonicTreatmentonSolidificationCharacteristicsandStructureofMetalsn
5、iswellknownthatultrasonicIreatmentc鋤refinesolidificationstructureeffectivelyandstrengthenmechanicalpropertiesofmetals．Sowewcl",duetosomedisadvantagesofthetraditionalultrasonicIreatmentprocess,suchasinclusionimmixture,difficultmanipulationtohigh-meltingmetalsandS
6、Oon,theapplicationofultrasonictreatmentintheindustryfieldhasgreatdifficulties．Anovelultrasonictreatmentprocess，i．e．ultrasonicside-introducedtechnologywith"self-刪onamplituderod'’isdevelopedtosolvetheproblemsoftraditionalultrasonictrealrnentandextendits印plicadolls
7、．1kaimofthisworkistosystemicallyinvestigateitsappll洲ontometalsolidification．Inordertoinvestigatethefeasibilityofside-introducedulWasonictreatment,weexaminedtheeffectsofultrasonictreatmentonsolidificationcharacteristicsandstructureoflow-meltingJU·7．3％Sialloy．Diff
8、erentialheatanalysismethodisselectedformeasuringsolidificationinitialtemperature,eutecticreactiontemperaturemadtimeofA1·7．3％Sialloyduringsolidification．硼"experimental
