【摘 要】
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功率超声产生的超声效应(包括空化、声流、机械等非线性效应)在介质中传播时,由于超声波与介质的相互作用,使介质的一些物理、化学、生物特性或状态发生改变。金属凝固过程中
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功率超声产生的超声效应(包括空化、声流、机械等非线性效应)在介质中传播时,由于超声波与介质的相互作用,使介质的一些物理、化学、生物特性或状态发生改变。金属凝固过程中施加功率超声可以有效地改善铸锭凝固组织,提高材料的物理和化学性能。在铝合金铸造过程中引入超声场是当前研究的热点及未来铸造技术的一个新发展方向。本文主要以7系铝合金超声铸造为切入点,主要从以下几方面进行了研究：1.结合铝合金铸造的特点,确定了换能器和变幅杆的类型和材质。根据任意变截面的波动方程及振动系统的设计原理,建立了换能器和变幅杆结构的数学和物理模型。在此基础上对25kHz的超声振动系统的主要结构包括换能器、前后端盖、变幅杆和工具杆进行了结构尺寸的确定。2.利用ANSYS有限元分析软件,建立了25kHz超声振动系统有限元模型,并通过仿真分析计算得出该系统的主要参数,包括超声波振动系统的纵向谐振频率、位移振幅等。仿真结果与实测数据相似,说明了超声换能系统的设计和有限元模型建立的合理性。3.应用不同频率超声振动系统进行7XXX铝合金超声铸造试验。试验结果表明：在铝熔体中导入功率超声对铝合金凝固组织有较好的细化效果,晶粒组织均由粗大的枝状晶变成均匀的等轴晶。在相同的条件下,20kHz对铝合金的细化作用效果较25kHz的明显,可以得到更均匀的晶粒。图35幅,表5个,参考文献66篇
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