超声波金属熔体结晶粒细化处理设备

（型号:CYS-R202G  均质 分散 除气 消泡 大能量  杭州超音速SONIC）

 

晶粒尺寸对金属材料性能的影响

金属的晶粒越细，其强度和硬度越高。因为金属晶粒越细，晶界总面积越大，位错障碍越多，需要协调的具有不同位向的晶粒越多，使金属塑性变形的抗力越高。

金属的晶粒越细，其塑性和韧性越高。因为晶粒越细，单位体积内晶粒数目越多，参与变形的晶粒数目也越多，变形越均匀，使在断裂前发生较大的塑性变形。强度和塑性同时增加，金属在断裂前消耗的功也较大，因而其韧性也较好。

通过细化晶粒来同时提高金属的强度、硬度、塑性和韧性的方法称为细晶强化。

机械处理方法

机械处理方法主要包括机械搅拌和机械振动两种方法。

采用机械搅拌可造成液相和固相之间产生不同程度的相对运动，即液态金属的对流运动，从而引起枝晶臂的折断、破碎和增殖，达到细化晶粒的目的。但该方法存在两方面不足，一是对熔体搅拌时，易卷入气体，且得不到金属液的及时补充，易形成气孔、缩松等缺陷；二是对高熔点的金属液进行搅拌时，搅拌器损耗严重，对金属熔体造成污染，产生新的质量问题。

采用机械振动的方法也是借助金属熔体的对流运动破碎枝晶、引起晶核增殖来达到凝固组织细化的目的。但该方法在操作中，当机械振动频率提高时，金属凝固组织细化效果会降低，引起钢锭碳化物偏析和疏松严重等问题。

外加物理场方法

外加物理场处理技术是在金属凝固前或凝固过程中对金属熔体施加物理场，利用金属和物理场的相互作用，改善其凝固组织。该技术具有环境友好、操作简便等优点。目前该领域的研究热点主要集中在以下3个方面：

（1）让电流通过金属熔体，即电流处理;

（2）让金属熔体在磁场中凝固，即磁场处理；

（3）超声波处理对金属熔体凝固组织进行晶粒细化处理。

 

其中，对金属熔体凝固组织施加高频超声波振动能量场进行细化处理是目前较其他方式更为流行的一种方法，因其使用相对简单，效果相对较好，从而获得普通采用。  

超声波在液体中传导时，将会产生周期性的应力和声压变化，在声波的波面处形成很强的压强梯度，产生局部的高温高压效应，这种效应导致瞬间的正压、负压变化，致使结晶过程中固/液界面正在形核、长大的晶胚脱落下来，它们漂移到熔体的各个部位，从而改变了固/液界面的结晶方式。液体中产生的空化和搅动作用使合金液整体的温度和化学成分均匀化，细化了合金显微组织，减轻了合金的宏观偏析倾向，提高了铸态组织均匀性。