ლითონის დნობის ულტრაბგერითი დახვეწა
- დენის ულტრაბგერითი ლითონებისა და შენადნობების დანადგარებში ნაჩვენებია სხვადასხვა მომგებიანი ეფექტები, როგორიცაა სტრუქტურა, დეგრადაცია და გაუმჯობესებული ფილტრაცია.
- ულტრაბგერითი დამუშავება ხელს უწყობს არადენდრიტული გამაგრებას თხევად და ნახევრად მყარ ლითონებში.
- Sonication- ს აქვს მნიშვნელოვანი სარგებელი dendritic მარცვლების და პირველადი intermetallic ნაწილაკების microstructural დახვეწაზე.
- გარდა ამისა, ძალა ულტრაბგერითი შეიძლება გამოყენებულ იქნას მიზანმიმართულად, რათა შეამციროს ლითონის ფოროვანი ან წარმოების meso- ფოროვანი სტრუქტურები.
- ბოლო, მაგრამ არანაკლებ, ძალა ულტრაბგერითი აუმჯობესებს ხარისხის კასტინგს.
ლითონის დნობის ულტრაბგერითი გამყარება
ლითონის დნობის გაძლიერების დროს არასამთავრობო დენდრიტული სტრუქტურების ფორმირება გავლენას ახდენს მატერიალური თვისებებით, როგორიცაა ძალა, ductility, მკაცრი და / ან სიმტკიცე.
Ultrasonically შეცვლილი მარცვლეულის nucleation: აკუსტიკური კავიტაცია და მისი ინტენსიური ათვლის ძალები ზრდის ნუკლეაციის ადგილებს და ბირთვების რაოდენობას დნობაში. დნობის ულტრაბგერითი დამუშავება იწვევს ჰეტეროგენულ ნუკლეაციას და დენდრიტების ფრაგმენტაციას, ასე რომ საბოლოო პროდუქტი აჩვენებს მარცვლის მნიშვნელოვნად მაღალ დახვეწას.
ულტრაბგერითი cavitation იწვევს კი დამსხვრევა არამადნეული მინარევებისაგან დნება. ეს მინარევები გადაიქცევა ნუკლევაციის საიტებზე, რომლებიც იწყებენ მყარი სიმტკიცის დაწყებას. იმის გამო, რომ ნუკლევაციის წერტილები წინგადადგმული ნაბიჯია, დენდრიტული სტრუქტურების ზრდა არ ხდება.
Ti შენადნობის მაკროსტრუქტურა ულტრაბგერითი მკურნალობის შემდეგ. ულტრაბგერითი შედეგია მნიშვნელოვნად დახვეწილი მარცვლის სტრუქტურა.
დოქტორი ანდრეევა-ბაუმლერი, ბაიროიტის უნივერსიტეტი, მუშაობს ულტრაბგერითი აპარატით UIP1000hdT ლითონების ნანო-სტრუქტურირებაზე.
ულტრაბგერითი ეფექტები შენადნობის ვიკერის სიმტკიცეზე: ულტრაბგერითი აუმჯობესებს ვიკერსის მიკროსიმტკიცე მეტალში
(კვლევა და გრაფიკა: ©Ruirun et al., 2017)
დენდრიტის ფრაგმენტაცია: დენდრიტების დნობა ჩვეულებრივ იწყება ფესვიდან ადგილობრივი ტემპერატურის მატებისა და სეგრეგაციის გამო. Sonication წარმოქმნის ძლიერ კონვექციას (სითხის მასის მოძრაობით სითბოს გადაცემას) და დარტყმის ტალღებს დნობაში, რის შედეგადაც დენდრიტები ფრაგმენტულია. კონვექციამ შეიძლება ხელი შეუწყოს დენდრიტის ფრაგმენტაციას ექსტრემალური ადგილობრივი ტემპერატურის, აგრეთვე შემადგენლობის ვარიაციების გამო და ხელს უწყობს გამხსნელი ნივთიერების დიფუზიას. კავიტაციის დარტყმის ტალღები ხელს უწყობს ამ დნობის ფესვების გატეხვას.
მეტალის შენადნობების ულტრაბგერითი დეგრადაცია
Degassing კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ეფექტი ძალა ულტრაბგერითი თხევადი და ნახევრად მყარი ლითონები და შენადნობები. აკუსტიკური cavitation ქმნის ალტერნატიულ დაბალი წნევის / მაღალი წნევის ციკლები. დაბალი წნევის ციკლის დროს, პატარა ვაკუუმური ბუშტები ხდება თხევადი ან შებმული. ეს ვაკუუმი ბუშტები მოქმედებს როგორც ბირთვს წყალბადის და ორთქლის ბუშტების ფორმირებისათვის. დიდი წყალბადის ბუშტების ჩამოყალიბების შედეგად გაზის ბუშტები იზრდება. აკუსტიკური ნაკადი და ნაკადი ხელს უწყობს ამ ბუშტების დაფარვას ზედაპირზე და დნობისგან, ისე, რომ გაზის ამოღება და გაზის კონცენტრაცია შემცირდება.
ულტრაბგერითი დეგუსტაცია ამცირებს ლითონის ფოროვანობას საბოლოო ლითონის / შენადნობის პროდუქტში უფრო მაღალი მასალის სიმკვრივის მიღწევაში.
ალუმინის შენადნობების ულტრაბგერითი დეგრაზაცია ამაღლებს საბოლოო ძალას და მასალის დუღილს. სამრეწველო დენის ულტრაბგერითი სისტემები ეფექტურობისა და გადამუშავების დროს სხვა კომერციული დეგუსტაციის მეთოდებს შორის საუკეთესოდ ითვლება. უფრო მეტიც, პროცესის mold შევსების გაუმჯობესდა გამო დაბალი სიბლანტის დნება.
Ti44Al6Nb1Cr2V-ის კომპრესიული თვისებები გაჟღერების სხვადასხვა დროს. Sonication მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს კომპრესიულ ძალას.
(კვლევა და გრაფიკა: ©Ruirun et al., 2017)
კერამიკული სონოტროდი BS4D22L3C არის სპეციალური სონოტროდი, რომელიც შესაფერისია მაღალი ტემპერატურის სითხეების, როგორიცაა გამდნარი ალუმინის (მაგ. შერევისა და გაჟონვისთვის) გაჟღერებისთვის.
ფილტრაციის დროს Sonocapillary ეფექტი
თხევად ლითონებში ულტრაბგერითი კაპილარული ეფექტი არის მამოძრავებელი ეფექტი ოქსიდის ჩანართების მოსაშორებლად დნობის ულტრაბგერითი დახმარებით ფილტრაციის დროს. (Eskin et al. 2014: 120ff.)
ფილტრაცია გამოიყენება დნობისგან არასასოფლო მინარევების ამოსაღებად. ფილტრაციის დროს მელნი გადის სხვადასხვა ნიმუშებით (მაგ. მინის ბოჭკოვანი) არასასურველი ჩათვლით. პატარა mesh ზომა, უკეთესი არის ფილტრაციის შედეგი.
საერთო პირობებში, დნება ვერ გაივლის ორი ფენიანი ფილტრის ძალიან ვიწრო ფორმის ზომა 0,4-0,4 მმ. თუმცა, ultrasonically- დახმარებით ფილტრაციის ქვეშ დნება საშუალებას მისცემს გაიაროს mesh pores გამო sonocapillary ეფექტი. ამ შემთხვევაში ფილტრაციული კაპილარები ინარჩუნებენ თუნდაც მინიმუმ 10 მმ-იანი მინარევებისაგან. დისკებიდან გაძლიერებული სიწმინდის გამო, წყალბადის ფორმების ოქსიდების ფორმირება თავიდან აცილებულია, რათა გაიზარდოს შენადნობის დაღლილობის სიძლიერე.
ესკინი და სხვები. (2014: 120ff.) აჩვენა, რომ ულტრაბგერითი ფილტრაცია იძლევა ალუმინის შენადნობების AA2024, AA7055 და AA7075 გაწმენდის მრავალ ფენიანი მინის ბოჭკოს ფილტრების გამოყენებით (9 ფენაზე) 0.6×06mm mesh pores. როდესაც ულტრაბგერითი ფილტრაციის პროცესი შერეული ერთად inoculants ერთად, ერთდროულად მარცვლეულის დახვეწა მიიღწევა.
ლითონის შენადნობების ულტრაბგერითი გამაგრება
Ultrasonication დადასტურდება, რომ ძალიან ეფექტურია ნანო ნაწილაკების გაყოფისას ერთდროულად slurries. აქედან გამომდინარე, ულტრაბგერითი დისპერერები ყველაზე გავრცელებული აღჭურვილობაა ნანო-რკინა კომპოზიტების წარმოებისათვის.
ნანო ნაწილაკები (მაგ. ალ2ო3/ SiC, CNTs) გამოიყენება, როგორც მტკიცების მასალა. ნანო ნაწილაკები ემატება molten დისკები და დაარბია ultrasonically. აკუსტიკური cavitation და ნაკადი აუმჯობესებს ნაწილაკების deagglomeration და wettability, რის შედეგადაც გაუმჯობესდა tensile ძალა, სარგებელი ძალა, და elongation.
ულტრაბგერითი მოწყობილობა მძიმე Duty პროგრამები
ელექტროენერგიის ულტრაბგერითი გამოყენება მეტალურგიაში მოითხოვს მძლავრ, საიმედო ულტრაბგერით სისტემებს, რომლებიც შეიძლება დამონტაჟდეს მომთხოვნ გარემოში. Hielscher Ultrasonics აწვდის სამრეწველო კლასის ულტრაბგერით აღჭურვილობას მძიმე სამუშაო აპლიკაციებში და უხეში გარემოში დამონტაჟებისთვის. ყველა ჩვენი ულტრაბგერითი აგებულია 24/7 მუშაობისთვის. Hielscher მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი სისტემები შერწყმულია გამძლეობასთან, საიმედოობასთან და ზუსტი კონტროლირებასთან.
პროცესების მოთხოვნა – როგორიცაა ლითონის დნობის დამუშავება – საჭიროებს ინტენსიური სონიკაციის შესაძლებლობას. Hielscher Ultrasonics სამრეწველო ულტრაბგერითი პროცესორები აწვდიან ძალიან მაღალ ამპლიტუდას. 200 μm-მდე ამპლიტუდა შეიძლება ადვილად იყოს გაშვებული 24/7 მუშაობისას. კიდევ უფრო მაღალი ამპლიტუდებისთვის ხელმისაწვდომია მორგებული ულტრაბგერითი სონოტროდები.
ძალიან მაღალი თხევადი და დნობის ტემპერატურის გამოსაყენებლად, Hielscher გთავაზობთ სხვადასხვა სინოტოდებს და მორგებული აქსესუარებს ოპტიმალური გადამუშავების შედეგების უზრუნველსაყოფად.
ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გაძლევთ ჩვენს ულტრასონისტების სავარაუდო დამუშავების შესაძლებლობებს:
| Batch მოცულობა | დინების სიჩქარე | რეკომენდირებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 10 დან 2000 მლ | 20 დან 400 მლ / წთ | Uf200 ः t, UP400St |
| 01-დან 20 ლ-მდე | 02-დან 4 ლ / წთ | UIP2000hdT |
| 10-დან 100 ლ | 2-დან 10 ლ / წთ | UIP4000 |
| na | 10-დან 100 ლ / წთ | UIP16000 |
| na | უფრო დიდი | კასეტური UIP16000 |
დაგვიკავშირდით! / გვკითხე ჩვენ!
ლიტერატურა / ლიტერატურა
- Eskin, Georgy I.; Eskin, Dmitry G. (2014): Ultrasonic Treatment of Light Alloy Melts. CRC Press,Technology & Engineering 2014.
- Jia, S.; Xuan, Y.; Nastac, L.; Allison, P.G.; Rushing, T.W: (2016): Microstructure, mechanical properties and fracture behavior of 6061 aluminium alloy-based nanocomposite castings fabricated by ultrasonic processing. International Journal of Cast Metals Research, Vol. 29, Iss. 5: TMS 2015 Annual Meeting and Exhibition 2016. 286-289.
- Ruirun, C. et al. (2017): Effects of ultrasonic vibration on the microstructure and mechanical properties of high alloying TiAl. Sci. Rep. 7, 2017.
- Skorb, E.V.; Andreeva, D.V. (2013): Bio-inspired ultrasound assisted construction of synthetic sponges. J. Mater. Chem. A, 2013,1. 7547-7557.
- Tzanakis,I.; Xu, W.W.; Eskin, D.G.; Lee, P.D.; Kotsovinos, N. (2015): In situ observation and analysis of ultrasonic capillary effect in molten aluminium . Ultrasonic Sonochemistry 27, 2015. 72-80.
- Wu, W.W:; Tzanakis, I.; Srirangam, P.; Mirihanage, W.U.; Eskin, D.G.; Bodey, A.J.; Lee, P.D. (2015): Synchrotron Quantification of Ultrasound Cavitation and Bubble Dynamics in Al-10Cu Melts.
ფაქტები Worth Knowing
ულტრაბგერითი და გამათბობელი
როდესაც მაღალი ინტენსიური ულტრაბგერითი ტალღების ერთად ხდება სითხეებში ან slurries, ფენომენი cavitation ხდება.
მაღალი სიმძლავრის, დაბალი სიხშირის ულტრაბგერითი იწვევს ორგანიზმში სითხისა და ცირკულაციებში კვატაციის ბუშტების ჩამოყალიბებას. ინტენსიური ულტრაბგერითი ტალღები წარმოქმნის თხრილში დაბალ წნევის / მაღალი წნევის ციკლის ალტერნატივას. ეს სწრაფი ცვლილებები ზეწოლის გენერირება voids, ე.წ. cavitation bubbles. Ultrasonically გამოწვეული cavitation ბუშტები შეიძლება ჩაითვალოს, როგორც ქიმიური microreactors უზრუნველყოფს მაღალი ტემპერატურის და ზეწოლის მიკროსკოპული მასშტაბით, სადაც ფორმირების აქტიური სახეობები, როგორიცაა თავისუფალი რადიკალების ეხლა გახსნილი მოლეკულების მოხდეს. მატერიალური ქიმიის კონტექსტში ულტრაბგერითი cavitation აქვს უნიკალური პოტენციალი ადგილობრივად კატალიზირებული მაღალი ტემპერატურა (5000 K) და მაღალი წნევა (500 სმ) რეაქციები, ხოლო სისტემა მაკროსკოპულად რჩება ოთახის ტემპერატურისა და ატმოსფერული ზეწოლის ქვეშ. (სფ. სკორბი, ანდრევა 2013)
ულტრაბგერითი მკურნალობა ძირითადად ეფუძნება კავიტაციის ეფექტებს. მეტალურგიისთვის, სონიკა არის უაღრესად ხელსაყრელი ტექნიკა ლითონებისა და შენადნობების ჩამოსხმის გასაუმჯობესებლად.
ლითონის დნობის დამუშავების გარდა, სონიკა ასევე გამოიყენება ღრუბლის მსგავსი ნანოსტრუქტურებისა და ნანო შაბლონების შესაქმნელად ლითონის მყარ ზედაპირებზე, როგორიცაა ტიტანი და შენადნობები. ეს ულტრაბგერითი ნანოსტრუქტურული ტიტანის და შენადნობის ნაწილები აჩვენებენ დიდ ტევადობას, როგორც იმპლანტანტებს გაძლიერებული ოსტეოგენური უჯრედების პროლიფერაციით. წაიკითხეთ მეტი ტიტანის იმპლანტების ულტრაბგერითი ნანოსტრუქტურის შესახებ!