• 在處理熔融金屬和合金中凸顯出各種有益的效果，例如結構化，脫氣和改進(jìn)過(guò)濾。

• 超聲波促進(jìn)液態(tài)和半固態(tài)金屬的非枝晶凝固。

• 超聲波處理對樹(shù)枝狀晶粒和初級金屬間化合物顆粒的微觀(guān)結構細化具有顯著(zhù)的促進(jìn)作用。

• 此外，可以有目的地使用功率超聲來(lái)降低金屬孔隙率或產(chǎn)生細孔結構。

• 功率超聲提高鑄件質(zhì)量。

超聲波凝固

在金屬熔體凝固期間形成非樹(shù)枝狀結構會(huì )影響材料性能，例如強度，延展性，韌性和/或硬度。超聲改變的晶粒成核：聲空化及其強 剪切力增加了熔化中的成核位置和核數。熔體的超聲波處理（UST）導致異質(zhì)成核和樹(shù)枝狀晶體的碎裂，使最終產(chǎn)物的晶粒細化程度顯著(zhù)提高。

超聲波空化導致熔體中非金屬雜質(zhì)的均勻潤濕。這些雜質(zhì)變成成核位點(diǎn)，這是凝固的起點(diǎn)。因為這些成核點(diǎn)產(chǎn)生于凝固前沿之前，所以不會(huì )引發(fā)樹(shù)枝狀結構的生長(cháng)。枝晶破碎: 枝晶的熔化通常始于根部, 原因是局部溫度升高和偏析。UST在熔體中產(chǎn)生了強烈的對流(通過(guò)流體的質(zhì)量運動(dòng)進(jìn)行傳熱) 和沖擊波，使得枝晶結構破碎。由于局部溫度和成分變化，對流可以促進(jìn)枝晶的破碎，并促進(jìn)溶質(zhì)的擴散。空化沖擊波有助于那些熔化的根部破裂。

金屬合金的超聲脫氣

除氣是功率超聲對液態(tài)和半固態(tài)金屬及合金的另一個(gè)重要作用。聲空化產(chǎn)生交替的低壓/高壓循環(huán)。在低壓循環(huán)期間，在液體或漿料中發(fā)生微小的真空氣泡。這些真空氣泡充當形成氫氣和蒸汽氣泡的核。由于形成較大的氫氣泡，氣泡上升。聲流和流動(dòng)有助于這些氣泡漂浮到表面并從熔體中排出，從而可以去除氣體并減少熔體中的氣體濃度。

超聲波脫氣降低了金屬的孔隙率，從而在最終的金屬/合金產(chǎn)品中實(shí)現了更高的材料密度。鋁合金的超聲波脫氣提高了材料的極限拉伸強度和延展性。在有效性和處理效率方面，工業(yè)功率超聲系統在其他商業(yè)脫氣方法中效果是好的。此外，由于熔體粘度較低，模具填充工藝得到改善。

過(guò)濾過(guò)程中的毛細管作用

液態(tài)金屬中的超聲毛細管效應 (UCE) 是超聲波輔助熔體過(guò)濾過(guò)程中去除氧化物夾雜的驅動(dòng)效應。過(guò)濾是用來(lái)從熔體中去除非金屬雜質(zhì)。在過(guò)濾過(guò)程中, 熔體通過(guò)各種網(wǎng)格 (例如玻璃纖維) 來(lái)分離不需要的夾雜物。網(wǎng)格尺寸越小, 過(guò)濾效果越好。

在一般條件下, 熔體不能通過(guò)兩層過(guò)濾器, 其孔隙大小為 04 0,4mm。然而，在超聲輔助過(guò)濾下，由于超聲毛細管效 應，熔體能夠通過(guò)網(wǎng)孔。在這種情況下，過(guò)濾毛細管甚至保留1-10μm的非金屬雜質(zhì)。由于合金的增強純度, 避免了氧化物中氫孔隙 的形成, 提高了合金的疲勞強度。

Eskin et al. (2014: 120ff.) ,超聲波過(guò)濾可以使用具有0.6×0.6mm網(wǎng)孔的多層玻璃纖維過(guò)濾器 （具有多達9層）來(lái)凈化鋁合金AA2024，AA7055和AA7075。當超聲過(guò)濾過(guò)程與添加孕育劑相結合同時(shí)，可以實(shí)現晶粒細化。

超聲強化

超聲波對納米顆粒均勻分散成漿體具有很高的效果。納米顆粒（例如Al2O3/SiC、CNTs）被用作增強材料。將納米顆粒加入熔融合金中并使用超聲分散。聲空化和流化改善了顆粒的解聚和潤濕性，從而提高了拉伸強度、屈服強度和伸長(cháng)率。

重型超聲波設備

功率超聲在冶金領(lǐng)域的應用要求具有穩定、可靠的超聲系統，這些系統可以安裝在苛刻的環(huán)境中。HCSONIC提供工業(yè)級超聲設備，適用于重型應用和惡劣環(huán)境中的安裝。HCSONIC高功率超聲系統具有穩定性、可靠性和準確的可控性等特點(diǎn)。苛刻的過(guò)程（如精煉金屬熔體）需要強大的超聲波處理能力。HCSONIC的工業(yè)超聲處理器能提供非常高的振幅。在24/7的操作中，可以很容易地連續運行多達200μm的振幅。對于更高的振幅，定制的超聲波探頭可以實(shí)現。

值得了解的事實(shí)

功率超聲和空化

當高強度超聲波耦合到液體或漿液中時(shí)，發(fā)生空化現象。高功率、低頻率的超聲可控制液體和泥漿中形成空泡。強烈的超聲波在液體中產(chǎn)生交替的低壓/高壓循環(huán)。這些壓力的快速變化產(chǎn)生了空洞，即所謂的空泡。超聲誘導的空化氣泡可以被認為是在微觀(guān)尺度上提供高溫高壓的化學(xué)微反應器，溶解分子中產(chǎn)生的自由基等活性物質(zhì)的形成。在材料化學(xué)方面，超聲空化具有局部催化高溫(大5000 K)和高壓(500atm)反應的*潛力，而系統在宏觀(guān)上保持接近室溫和環(huán)境壓力的狀態(tài)。超聲處理主要基于空泡效應。在冶金方面，科技大學(xué)是一項優(yōu)勢的技術(shù)，以改善金屬和合金的鑄造。