·670· 北京科技大学学报 第34卷 熔体热对流速度的5~10倍B, Gordon and Breach Science Publishers,1998 声流作用改变熔体的凝固条件，使熔体由逐层 4 Yang Y S,Zhang QS,He Y L,et al.The segregation of copper and silicon in Al-Si-Cu alloy during electromagnetic centrifugal so- 凝固变为体积凝固，有利于溶质元素充分扩 lidification.Sci Technol Adv Mater,2001,2(1):271 散11. 在强制对流的影响下，固液两相区的温度 5) Wang F J,Zhao X Y,Zhang D W,et al.Development of novel 升高，渗透性变大，富集溶质液相流入增加，凝固固 ultrasonic transducers for microelectronics packaging.J Mater 相中溶质含量增大；促进边部溶质贫乏粗枝晶的破 Process Technol,2009,209(3):1291 碎及运动，减弱边部负偏析，同时也均衡了熔体与先 [6]Khosro Aghayani M,Niroumand B.Effects of ultrasonic treatment 凝固固相的溶质浓度差，从而有效弱化了宏观偏析 on microstructure and tensile strength of A291 magnesium alloy. Alloys Compd,2011,509(1):114 3结论 7]Zhang L H.Yu J,Zhang X M.Effect of ultrasonic power and casting speed on solidification structure of 7050 aluminum alloy in- (1)超声作用促进铸锭横截面微观组织的细化 got in ultrasonic field.J Cent South Unir Technol,2010,17(3): 和均匀分布，超声功率为200W,铸锭组织细化效果 431 最佳，铸锭中心和边部的晶粒尺寸分别为117和 [8]Jian X,Xu H,Meek T T,et al.Effect of power ultrasound on so- lidification of aluminum A356 alloy.Mater Lett,2005,59 (2/3): 173μm. 190 (2)超声场的施加促进溶质元素的再分布.超 [9]Nadella R,Eskin D G,Du Q,et al.Macrosegregation in direct- 声施振功率为170W时，整个径向宏观偏析弱化效 chill casting of aluminum alloys.Prog Mater Sci,2008,53 (3): 果最佳，Zn、Mg和Cu的偏析指数分别为0.0593、 421 0.0565和0.0319：功率为200W时铸锭宏观偏析最 [10]Li Y L,Li B M,Liu Y T,et al.Effect of power ultrasonic on struc- ture of Al-Si alloys.Chin J Nonferrous Met,1999,9(4):719 严重，Zm、Mg和Cu的偏析指数达到0.1118、0.0913 (李英龙，李宝绵，刘永涛，等.功率超声对ASi合金组织的 和0.1087. 影响.中国有色金属学报，1999,9(4)：719) (3)超声铸造抑制半径112区域正偏析程度， 1] Noeppel A,Ciobanas A,Wang X D,et al.Influence of forced/ 增加中心区域溶质富集的等轴晶比例，使溶质元素 natural convection on segregation during the directional solidifica- 随施振功率的增加在铸锭中心产生富集，造成铸锭 tion of Al-based binary alloys.Metall Mater Trans B,2010,41 产生中心正偏析的趋势增强。 (1):193 [12]Xie F Y,Yang X Y,L Ding,et al.A study of microstructure and microsegregation of aluminum 7050 alloy.Mater Sci Eng A, 参考文献 2003,355(1/2):144 1]Flemings M C.Our understanding of macrosegregation:past and [13]Eskin D G,Nadella R,Katgerman L.Effect of different grain present..1SJIm,2000,40(9）:833 structures on centerline macrosegregation during direct-hill cast- ZhaoZ.H.Cui ]Z,Lu G M,et al.Effect of low-frequency mag- ing.Acta Mater,2008,56(6):1358 netic field on microstructures and macrosegregation of horizontal di- [14]Zhong G,Wu S S,Jiang H W,et al.Effects of ultrasonic vibra- rect chill casting 7075 aluminum alloy.I Mater Process Technol, tion on the iron-containing intermetallic compounds of high silicon 2007,182:185 aluminum alloy with 2%Fe.J Alloys Compd,2010,492(1/2): B]Eskin G I.Ultrasonic Treatment of Light Alloy Melts.Amsterdam: 482北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 熔体热对流速度的 5 ～ 10 倍［3，5］． 声流作用改变熔体的凝固条件，使熔体由逐层 凝固变为体积凝固，有 利 于 溶 质 元 素 充 分 扩 散［11，14］． 在强制对流的影响下，固液两相区的温度 升高，渗透性变大，富集溶质液相流入增加，凝固固 相中溶质含量增大; 促进边部溶质贫乏粗枝晶的破 碎及运动，减弱边部负偏析，同时也均衡了熔体与先 凝固固相的溶质浓度差，从而有效弱化了宏观偏析． 3 结论 ( 1) 超声作用促进铸锭横截面微观组织的细化 和均匀分布，超声功率为 200 W，铸锭组织细化效果 最佳，铸锭中心和边部的晶粒尺寸分别为 117 和 173 μm． ( 2) 超声场的施加促进溶质元素的再分布． 超 声施振功率为 170 W 时，整个径向宏观偏析弱化效 果最佳，Zn、Mg 和 Cu 的偏析指数分别为 0. 059 3、 0. 056 5 和0. 0319; 功率为200 W 时铸锭宏观偏析最 严重，Zn、Mg 和 Cu 的偏析指数达到 0. 111 8、0. 091 3 和 0. 108 7． ( 3) 超声铸造抑制半径 1 /2 区域正偏析程度， 增加中心区域溶质富集的等轴晶比例，使溶质元素 随施振功率的增加在铸锭中心产生富集，造成铸锭 产生中心正偏析的趋势增强． 参 考 文 献 ［1］ Flemings M C． Our understanding of macrosegregation: past and present． ISIJ Int，2000，40( 9) : 833 ［2］ ZhaoZ H，Cui J Z，Lu G M，et al． Effect of low-frequency mag￾netic field on microstructures and macrosegregation of horizontal di￾rect chill casting 7075 aluminum alloy． J Mater Process Technol， 2007，182: 185 ［3］ Eskin G I． Ultrasonic Treatment of Light Alloy Melts． Amsterdam: Gordon and Breach Science Publishers，1998 ［4］ Yang Y S，Zhang Q S，He Y L，et al． The segregation of copper and silicon in Al-Si-Cu alloy during electromagnetic centrifugal so￾lidification． Sci Technol Adv Mater，2001，2( 1) : 271 ［5］ Wang F J，Zhao X Y，Zhang D W，et al． Development of novel ultrasonic transducers for microelectronics packaging． J Mater Process Technol，2009，209( 3) : 1291 ［6］ Khosro Aghayani M，Niroumand B． Effects of ultrasonic treatment on microstructure and tensile strength of AZ91 magnesium alloy． J Alloys Compd，2011，509( 1) : 114 ［7］ Zhang L H，Yu J，Zhang X M． Effect of ultrasonic power and casting speed on solidification structure of 7050 aluminum alloy in￾got in ultrasonic field． J Cent South Univ Technol，2010，17( 3) : 431 ［8］ Jian X，Xu H，Meek T T，et al． Effect of power ultrasound on so￾lidification of aluminum A356 alloy． Mater Lett，2005，59( 2 /3) : 190 ［9］ Nadella R，Eskin D G，Du Q，et al． Macrosegregation in direct￾chill casting of aluminum alloys． Prog Mater Sci，2008，53( 3) : 421 ［10］ Li Y L，Li B M，Liu Y T，et al． Effect of power ultrasonic on struc￾ture of Al-Si alloys． Chin J Nonferrous Met，1999，9( 4) : 719 ( 李英龙，李宝绵，刘永涛，等． 功率超声对 Al--Si 合金组织的 影响． 中国有色金属学报，1999，9( 4) : 719) ［11］ Noeppel A，Ciobanas A，Wang X D，et al． Influence of forced / natural convection on segregation during the directional solidifica￾tion of Al-based binary alloys． Metall Mater Trans B，2010，41 ( 1) : 193 ［12］ Xie F Y，Yang X Y，L Ding，et al． A study of microstructure and microsegregation of aluminum 7050 alloy． Mater Sci Eng A， 2003，355( 1 /2) : 144 ［13］ Eskin D G，Nadella R，Katgerman L． Effect of different grain structures on centerline macrosegregation during direct-chill cast￾ing． Acta Mater，2008，56( 6) : 1358 ［14］ Zhong G，Wu S S，Jiang H W，et al． Effects of ultrasonic vibra￾tion on the iron-containing intermetallic compounds of high silicon aluminum alloy with 2% Fe． J Alloys Compd，2010，492( 1 /2) : 482 ·670·