【成果推荐】铝合金熔体超声-旋转喷吹复合除气工艺及装备- 大数跨境

科技牛咨讯

2024-07-26

01 项目简介

铝合金在熔炼和浇铸过程中易吸气、氧化，若不进行除气、除杂的净化，即使后续的变质和晶粒细化处理再有效，也不到高质量的铝合金熔液。在这种条件下，缺陷从开始就已经产生，会顽固地存在并难以弥补，因此也就不可能获得高质量的构件，尤其在航空航天、汽车等领域更为严重。去除铝液中的气体和夹杂物的净化处理是获得高质量铝合金溶液的有效措施之一，也是提高铝合金构件综合性能的主要手段。

但是，目前最常用的单一除气方法很难同时高效除气除杂，达到较理想的净化效果。为此，本成果提出了功率超声和旋转喷吹复合式除气方法，通过对复合除气机理和复合式除气工艺中关键科学问题的研究，发明了空心超声换能器的频率优化方法、空心夹心式压电陶瓷超声换能器的设计方法、复合除气装置中超声换能器的冷却系统的换热功率设计方法、以及换热功率校正计算及修正方法等，并通过构建超声及旋流场下铝合金熔体中净化气泡瞬态传质模型和运动模型，为优化超声和旋转喷吹参数奠定了理论基础，获得了较好的复合参数。在此基础上，探索了复合式除气装备研发中的相关问题，初步确定了喷头优化、功率超声导入杆等关键部件的结构，解决了超声和旋转喷吹如何有效复合的关键技术，从而提高铝合金熔体的除气效果。

图：复合场下气泡运动轨迹图

图：复合场下速度矢量图

技术优势

超高洁净度铝熔体是生产高精尖铝产品的首要前提条件，但应用最多的旋转喷吹法难以达到超高洁净度净化的目的。而本成果基于超声-旋转喷吹的铝合金熔体复合除气工艺正是聚焦于该方面的重大需求。该成果的开发与应用不仅大幅度提升铝合金熔体的除气效果，提高生产率，获得显著的经济效益，而且能获得超高洁净度（0.1mL/100Al 以下）铝熔体，显著改善铝合金产品的质量。对于提高我国高精尖铝产品在国际市场上的竞争力，对促进相关产业的技术进步具有重要意义。

效果指标

①除气效果小于 0.10mL/100gAl。

②除气净化速度比单一旋转喷吹快 20%以上。

02 应用领域

科研成果具体应用在航空航天、汽车、轨道交通、有色金属制品等领域。该项技术在有色金属熔炼过程净化处理均有广范应用。