专利名称：改善金属凝固组织的功率超声导入法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种改善金属凝固组织的功率超声导入法，适用于改善金属凝固组织形态并使其均匀化和细化，属金属材料加工处理工艺技术领域。
目前功率超声的导入主要采用顶部导入和底部导入两种方式，这两种导入方式各有其不足之处。对于底部导入而言，由于振荡器和盛放金属液的模子相粘接，有一部分超声振动不可避免地被模子吸收，从而降低了振动效率，处理效果不理想。尤其对于重金属则需要用比顶部导入更高地振动强度才能取得相同的处理效果。顶部导入的效率虽较高，但变幅杆必须接触金属液，在超声波使金属液剧烈振动的状态下，金属液表面的一些氧化物和杂质会卷入金属液内部，形成外来夹杂，这将对合金的性能造成不良的影响。此外由于长时间和高温金属熔液相浸触，会对变幅杆造成腐蚀和损耗，即提高了生产成本又影响处理效果。
本发明的一种改善金属凝固组织的功率超声导入法，其特征在于利用电流通过线圈产生的电磁力，通过特殊设置的变幅杆与坩埚紧密接触，将超声波从侧部导入坩埚内的金属熔液中。
所述的坩埚采用吸磁性的铁皮坩埚，在盛放金属液的铁皮坩埚侧部设置特殊设计的变幅杆，该变幅杆呈圆柱形，由45号钢制成，在该变幅杆的外周套上外径为4毫米的空心铜管绕成的线圈，该铜管线圈可通以电流，其中心空腔可通入冷却水，在低压大电流作用下，整个线圈和变幅杆可产生强大磁场，将铁皮坩埚牢牢吸住；在套有线圈变幅杆另一侧设置有超声发生器和磁致伸缩换能器，可以从其侧部导入600w的功率超声波，作用区域为金属熔体的下半部，启动超声施振直至金属液完全凝固。
本发明的优点和效果是一改传统的顶部和底部导入法，不直接接触金属熔液，从而避免了变幅杆由于与高温金属液相浸触所造成的腐蚀和损耗；不会造成表面氧化物和杂质卷入金属液内部，避免了外来夹杂物。
图中1-铁制坩埚；2-镁合金熔液；3-变幅杆；4-超声发生器和磁致伸缩换能器；5-空心铜管线圈；6-试样的横截面；a-距变幅杆的近点；b-横截面中心点；c-距变幅杆的远点。
本实施例采用ZM5为试验材料，其化学成分(wt％)为Al8.19，Zn0.35，Mn0.41，Fe0.02，Si0.04，其余为Mg。它为一种镁合金。将镁合金装在铁皮坩埚里，先放进电阻炉熔化，出炉温度为680℃，将铁皮坩埚从电阻炉里取出，放在平台上，通电用线圈产生的电磁力将坩埚牢牢吸住，在熔液温度为650℃时从侧部导入600W(声强为2.487W/cm2)的功率超声，作用区域为熔体的下半部，施振直至金属液完全凝固。
试验结束后，取出变幅杆直接作用的熔液区域中试样的横截面(图中的试样横截面6及a，b，c三点)进行金相分析，分别取a，b，c三点，与在同样的冷却条件下未经过超声处理、在相同的位置的镁合金组织进行对比，可以看出未经超声处理和超声处理后的组织有明显的区别，处理后的组织更均匀，β(Mg17Al12)相更细小。从而证明了本]发明方法的功率超声侧部导入法的的有效性和实用性。
权利要求
1.一种改善金属凝固组织的功率超声导入法，其特征在于利用电流通过线圈产生的电磁力，通过特殊设置的变幅杆与坩埚紧密接触，将超声波从侧部导入坩埚内的金属熔液中。
2.根据权利要求1所述的一种改善金属凝固组织的功率超声导入法，其特征在于，所述的坩埚采用吸磁性的铁皮坩埚，在盛放金属液的铁皮坩埚侧部设置特殊设计的变幅杆，所述的变幅杆呈圆柱形，由45号钢制成，在该变幅杆的外周套上外径为4毫米的空心铜管绕成的线圈，该铜管线圈可通以电流，其中心空腔可通入冷却水，在低压大电流作用下，整个线圈和变幅杆可产生强大磁场，将铁皮坩埚牢牢吸住；在套有线圈变幅杆另一侧设置有超声发生器和磁致伸缩换能器，可以从其侧部导入600w的功率超声波，作用区域为金属熔体的下半部，启动超声施振直至金属液完全凝固。
全文摘要
本发明述及一种改善金属凝固组织的功率超声导入法，属金属材料加工处理技术领域。本发明方法的特征在于利用电流通过线圈产生的电磁力，通过特殊设置的变幅杆与坩埚紧密接触，将超声波从侧部导入坩埚内的金属熔液中。经本发明功率超声导入法处理的金属，可改善凝固组织的形态，并使其均匀化和晶粒细化的效果。
文档编号B22D27/08GK1478624SQ0314146
公开日2004年3月3日 申请日期2003年7月8日 优先权日2003年7月8日
发明者翟启杰, 龚永勇, 戚飞鹏, 张海波, 侯旭 申请人:上海大学