超声波金属液体晶粒细化处理系统

设备介绍：

    金属的晶粒越细，晶体的界总面积就越大，位错就越多，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，其强度和硬度就越高。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。塑性越高，金属在断裂前功耗较大，因而其韧性也越好。

我们为了同时提高金属的强度、硬度、塑性和韧性，所以要对金属进行晶粒细化处理，无疑是一种理想的选择。

超声波金属液体晶粒细化处理系统

理论原理：

    是利用超声波在熔液中的空化效应，能够削断破坏枝晶，冲击凝固前沿，增加搅拌扩散，使组织均匀化，同时增加金属材料拉升强度，提高金属韧性。晶粒细小，境界面积大，可以有效防止位错和晶间滑移，也就是说要使材料断裂需要更大的力。晶粒越细，枝晶间距越小，屈服强度也越高,同时硬度也越好。

设备的作用：

1、去除杂质：金属熔液中微小的夹杂物上浮是非常困难的，只有当它们聚集起来才会使上浮变得更加容易。使用在溶液中加入超声波，超声波驻波可以使金属熔液中的夹杂物粉末成功分层集聚，从而上浮。

2、除气：超声波对金属熔液中气体的排出有很大作用，超声波的弹性振动在几分钟内可以使金属熔液*除气。超声波振动导入金属熔液中时，会产生空化现象，这是由于液相的连续性受到破裂后而产生了空洞，于是溶解在金属熔液中的气体便向其中集中。超声波的弹性振动促使气泡核心的产生，并使它不断长大，直至长大到能顺利地从金属熔液中排出的尺寸。

3、提升铸坯质量：可以作用于结晶器，以改善铸坯的表面质量。超声波对结晶器的振动可用于小方坯、大方坯和板坯，用超声波振动时不用负滑动。在浇铸小方坯和大方坯时，对结晶器施加超声波振动后可以得到很平滑的铸坯表面。

4、细化晶粒：超声波振动凝固法生产铸件时，超声波在传播时会产生正负交变的声压，形成射流，同时由于非线性效应会产生声流和微声流，而超声波空化在固体和液体界面会产生高速的微射流。超声波液体中的空化效应，能够削断破坏枝晶，冲击凝固前沿，增加搅拌扩散作用，可达到净化组织、细化晶粒，使组织均匀化等作用。除振动引起的机械作用破坏枝晶外，超声振动凝固的另一重要作用是提高了金属液的有效过冷度，减小了临界晶核半径，从而增加了形核率，细化了晶粒。

设备结构及工作原理：

超声波振动部件和超声波发生器两部分构成：超声波振动部件用于产生超声波振动，主要包括超声波换能器、超声波变幅杆、工具头（发射头）。

换能器将输入的电能转换成机械能，其表现形式是换能器在纵向作来回伸缩运动，振幅一般在几个微米，但这样的振幅功率密度不够，是不能直接使用的。而超声波变幅杆装置放大了这种振幅功率，让放大后的振幅可以被使用，同时也起到隔离金属熔体和热能传递、固定整个超声波振动系统的作用。工具头与变幅杆相连，变幅杆将超声波能量振动传递给工具头，再由工具头将超声波能量发射到金属熔体中。