商兵等：超声外场对不同温控状态下ZL205A铝合金凝固规律的影响 ·1009· 研磨和抛光后，利用keller试剂进行浸蚀后冲洗、吹 观地看出铸锭1和铸锭2"出现了缩孔现象，其中铸 干、标记，使用金相显微镜和扫描电镜Scanning 锭2"较铸锭1"出现的缩孔小铸锭3和铸锭4无 Electron Microscope(SEM)观察分析凝固组织，并在 明显缩孔 每个铸锭中取四个样本做力学拉伸实验，用以验证 相关文献报道超声波在液体中传播会产生超声 实验结果.为防止工具探头对铝熔体的激冷作用， 热效应9-0].当温度在液相线以上670~645℃间 将超声杆工具头，测温仪工具头在接触铝熔体前预 铝熔体温度升较明显[).这是由于超声波在熔体传 热至600℃：为减小移除超声杆时引起的铝熔体的 播过程中，熔体吸收超声纵向波，且超声外场加剧熔 波动，同时保持一定的浸入深度让超声杆工具头穿 体间内摩擦，导致熔体升温.当熔体温度下降时，黏 过铝熔体表面的氧化膜，工具头浸入熔体深度为5mm. 度上升，超声加剧熔体内摩擦的现象更明显，所以空 表2铸锭处理工艺对照表 冷过程的熔体中超声热效应较保温过程的熔体中更 Table 2 Comparison of experimental samples 强，因此铸锭3·和4在水冷之前的温度略高于铸锭 铸锭编号 超声预处理 空冷超声处理 1"和2，导致铸锭3"和4在水冷时的实际温度梯度 1 也略大于1"和2”.当熔体凝固过程中若温度梯度太 2 时长20min 小时，芯部熔体流动性不足，因凝固收缩带来的熔体 3 时长6min 4 时长20min 时长6mim 内空隙会无法得到新的熔体补充而产生缩孔口. 目前应用最为广泛的缩松缩孔判据函数为Ny 2实验结果与分析 ama函数f) (1) 2.1铸锭宏观形貌及超声对熔体凝固补缩性能的 影响分析 式中，G为凝固温度梯度值，V为冷却速度值，A为临 图2为铸锭宏观组织形貌图，从图2中可以直 界常数 (a) (b) 缩孔 缩孔 161711920211113241521729301313 07移9912224活2净7913U845 100mm 100mm c (d) 5161718192011122524244111n293推3111 51617189#2122133425202725293033233 100mt 100mm 图2铸锭内部宏观形貌图.(a)1铸锭：(b)2*铸锭：(c)3*铸锭：(d)4*铸锭 Fig.2 Macroscopic morphology of as-cast ingot:(a)1 ingot;(b)2 ingot;(c)3 ingot;(d)4 ingot商 兵等: 超声外场对不同温控状态下 ZL205A 铝合金凝固规律的影响 研磨和抛光后,利用 keller 试剂进行浸蚀后冲洗、吹 干、标记, 使用 金 相 显 微 镜 和 扫 描 电 镜 Scanning Electron Microscope(SEM)观察分析凝固组织,并在 每个铸锭中取四个样本做力学拉伸实验,用以验证 实验结果. 为防止工具探头对铝熔体的激冷作用, 将超声杆工具头,测温仪工具头在接触铝熔体前预 热至 600 益 ;为减小移除超声杆时引起的铝熔体的 波动,同时保持一定的浸入深度让超声杆工具头穿 过铝熔体表面的氧化膜,工具头浸入熔体深度为5 mm. 表 2 铸锭处理工艺对照表 Table 2 Comparison of experimental samples 铸锭编号 超声预处理 空冷超声处理 1 # 2 # 时长 20 min 3 # 时长 6 min 4 # 时长 20 min 时长 6 min 图 2 铸锭内部宏观形貌图 郾 (a) 1 #铸锭; (b) 2 #铸锭; (c) 3 #铸锭; (d) 4 #铸锭 Fig. 2 Macroscopic morphology of as鄄cast ingot: (a) 1 # ingot; (b) 2 # ingot; (c) 3 # ingot; (d) 4 # ingot 2 实验结果与分析 2郾 1 铸锭宏观形貌及超声对熔体凝固补缩性能的 影响分析 图 2 为铸锭宏观组织形貌图,从图 2 中可以直 观地看出铸锭 1 #和铸锭 2 #出现了缩孔现象,其中铸 锭 2 #较铸锭 1 #出现的缩孔小. 铸锭 3 #和铸锭 4 #无 明显缩孔. 相关文献报道超声波在液体中传播会产生超声 热效应[9鄄鄄10] . 当温度在液相线以上 670 ~ 645 益 间 铝熔体温度升较明显[9] . 这是由于超声波在熔体传 播过程中,熔体吸收超声纵向波,且超声外场加剧熔 体间内摩擦,导致熔体升温. 当熔体温度下降时,黏 度上升,超声加剧熔体内摩擦的现象更明显,所以空 冷过程的熔体中超声热效应较保温过程的熔体中更 强,因此铸锭 3 #和 4 #在水冷之前的温度略高于铸锭 1 #和 2 # ,导致铸锭 3 #和 4 #在水冷时的实际温度梯度 也略大于 1 #和 2 # . 当熔体凝固过程中若温度梯度太 小时,芯部熔体流动性不足,因凝固收缩带来的熔体 内空隙会无法得到新的熔体补充而产生缩孔[1] . 目前应用最为广泛的缩松缩孔判据函数为 Niy鄄 ama 函数[11] G V > A (1) 式中,G 为凝固温度梯度值,V 为冷却速度值,A 为临 界常数. ·1009·