鋁熔體中超聲輻射桿空蝕試驗與機理研究.pdf

1、在鋁合金超聲鑄造技術中，功率超聲在熔體中產生強烈的空化效應導致超聲輻射桿端面發(fā)生嚴重的空化腐蝕已成為超聲鑄造技術亟待解決的問題。輻射桿空蝕破壞對超聲波作用效果的發(fā)揮有重要影響并嚴重制約輻射桿有效使用壽命。本文針對鈦合金輻射桿在鋁熔體中空蝕進程以及空化腐蝕機理主要開展以下研究:
　　(1)基于大型流體計算軟件Fluent中的VOF方法對近壁面單個空化泡的潰滅進行了數值模擬。模擬結果表明:近壁面的空化泡潰滅呈非對稱潰滅，潰滅瞬間形成一

2、定規(guī)模的微射流，該微射流指向壁面，并沿著壁面法線方向迅速衰減?？张轁绠a生的微射流能夠對壁面形成水錘作用，從而在壁面處產生瞬時高壓，這種脈沖型高壓是造成空蝕破壞的重要原因。
　　(2)進行了鋁熔體中鈦合金超聲輻射桿空蝕試驗，采用了失重法以及熔體Ti元素檢測法來描述輻射桿空蝕進程。實驗結果表明:輻射桿端面空蝕最先出現(xiàn)在端面圓心處。圓心處空蝕坑隨時間逐漸擴大且整個端面向內凹進，空蝕坑最終擴散至整個端面，直至端面材料全部剝落?？瘴g進程中

3、，可觀察到較為明顯的加速期與穩(wěn)定期，孕育期與衰減期不明顯。鈦合金輻射桿最佳工作時長約為15h。
　　(3)采用了掃描電鏡及能譜對不同空蝕時間下的空蝕試樣進行微觀形貌觀察與能譜檢測。檢測結果表明:空泡潰滅會在材料表面產生麻點，使表面基體脫落。同時鈦合金基體會與鋁熔體反應形成顆粒狀的Al3Ti，該物質硬而脆的特性使得在空化泡潰滅的沖擊下從鈦合金基體脫落，鈦合金輻射桿在鋁熔體中的空化破壞是由空化泡潰滅產生力學破壞以及化學腐蝕共同作用的結