近年來，利用超聲波處理懸浮液以去除或分離金屬液中的微粒、氣泡或液滴的新方法越來越被人們所重視，其主要包括兩方面的內(nèi)容，一是研究在高溫金屬液中產(chǎn)生超聲波的方法，二是利用超聲波去除金屬液中非金屬夾雜物過程的理論分析、數(shù)值計算和實驗研究。
　　其中，利用超聲駐波場凝聚金屬中夾雜物是一個重要方向。在超聲波駐波場下，只要懸浮液中液體和微粒的聲比因數(shù)不為零，微粒就會在聲輻射力的作用下向聲壓節(jié)或聲壓腹運(yùn)動。在此過程中，微粒碰撞凝聚，最終達(dá)到凝聚平衡狀態(tài)。
　　含有非金屬夾雜物的金屬液可以視為懸浮液，在一定頻率超聲波的作用下，夾雜物同樣會發(fā)生凝聚效應(yīng)。但要形成超聲駐波場，不能輸入較大功率的超聲波，這樣應(yīng)用在大型冶金設(shè)備上，凝聚夾雜物就受到一定的限制。目前，將超聲波應(yīng)用于冶金過程是研究熱點之一，但關(guān)于功率超聲波對顆粒凝聚效應(yīng)的影響則較少涉及。
　　因此，本文就超聲波產(chǎn)生的空化氣泡對石蠟液中顆粒的凝聚特性來展開研究，觀察分析功率達(dá)到空化閾以上時超聲波對石蠟液中微粒分布的影響及空化氣泡和顆粒的相互作用。
　　1實驗11實驗材料及設(shè)備實驗中所用石蠟是普通醫(yī)用切片石蠟，顆粒是有機(jī)玻璃顆粒，粒度在063mm以下。
　　主要的實驗設(shè)備有：FS250型超聲波儀（最大功率150W，頻率20kHz），電子秤，溫度計等。
　　石蠟試樣由OLYMPUSBX51型金相顯微鏡觀察，宏觀分布用數(shù)碼相機(jī)拍攝。
　　12實驗過程首先在75的恒溫水浴中將有機(jī)玻璃容器內(nèi)的石蠟液熔清，然后加入顆粒直徑063mm經(jīng)著色后的有機(jī)玻璃粒子，并充分?jǐn)嚢杈鶆颉Ｏ炔皇┘映暡ǎ災(zāi)毯笾频妙w粒物分布狀態(tài)的對比樣。然后用變幅桿施加30W、375W、45W和525W的超聲波，處理時間分別為5min和10min，石蠟?zāi)毯螅脭?shù)碼相機(jī)拍攝石蠟樣中顆粒的宏觀分布，用金相顯微鏡觀察已凝聚的顆粒團(tuán)的凝聚狀態(tài)。
　　2實驗結(jié)果及討論21石蠟樣數(shù)碼相片的分析沒有經(jīng)超聲波處理的石蠟液中的有機(jī)玻璃粒子，在凝固過程中自然分散，顆粒與顆粒間無凝團(tuán)現(xiàn)象，分布均勻。對石蠟液進(jìn)行超聲波處理后，有機(jī)玻璃顆粒有明顯的凝團(tuán)現(xiàn)象。當(dāng)超聲波的功率為30W時，顆粒與顆粒間互相靠攏，逐漸成團(tuán)。當(dāng)功率進(jìn)一步增大，達(dá)到375W時，團(tuán)塊的大小變大，凝團(tuán)趨勢增強(qiáng)。隨著功率的進(jìn)一步增大，達(dá)到45W時，可以在實驗中看到有少量空化氣泡的產(chǎn)生，由于超聲波的空化作用影響，凝團(tuán)的團(tuán)塊部分被打散，使得團(tuán)塊的大小有減小的趨勢，有機(jī)玻璃顆粒附著在空化氣泡上，進(jìn)行凝團(tuán)。超聲波的功率進(jìn)一步增大到525W時，石蠟樣中出現(xiàn)大量空化氣泡，氣泡較之前變大，團(tuán)塊進(jìn)一步被打散，團(tuán)塊大小減小。團(tuán)塊大小隨功率的變化趨勢。
　　22金相顯微形貌分析金相顯微形貌如所示。可以看到，顆粒聚集在一起，顆粒凝團(tuán)的走向清晰可見，隨超聲波處理時間與功率的變化，團(tuán)塊的大小和顆粒凝團(tuán)的走向發(fā)生了變化，具體現(xiàn)象如所示。
　　從圖可以看到，顆粒團(tuán)塊隨功率的變化，剛開始無明顯團(tuán)塊出現(xiàn)，功率增大后，顆粒開始聚集，形成小團(tuán)塊，但團(tuán)塊的凝結(jié)程度不緊密，顆粒團(tuán)塊不致密。功率繼續(xù)增大，顆粒團(tuán)塊凝結(jié)為一體，團(tuán)塊與團(tuán)塊之間出現(xiàn)連接橋，小團(tuán)塊與小團(tuán)塊結(jié)合，形成更大的團(tuán)塊，團(tuán)塊的致密度增加。
　　隨著功率的進(jìn)一步增加，由于超聲波的空化作用，溶液攪動加快，振動劇烈，大團(tuán)塊逐漸被打散成為小團(tuán)塊，團(tuán)塊面積減小，團(tuán)塊與團(tuán)塊間的連接橋消失，成為各自獨立的小顆粒團(tuán)塊。
　　23團(tuán)塊粒徑隨功率與時間的變化石蠟樣本中的顆粒團(tuán)塊實驗數(shù)據(jù)列于。
　　顆粒團(tuán)塊的粒徑大小隨功率的變化存在一峰值，即顆粒凝聚的最適顆粒團(tuán)塊的平均最大直徑隨超聲波處理時間與功率的變化曲線合功率，在本試驗條件下對應(yīng)的功率為375W.
　　在此功率之下，超聲波帶來的同向凝聚效應(yīng)是大于空化效應(yīng)；在此功率之上，是空化效應(yīng)大于同向凝聚效應(yīng)。所以，要使液相中顆粒凝聚，使超聲波功率超過空化閾值，也可以實現(xiàn)顆粒凝聚。
　　處理時間與功率的變化曲線3結(jié)論（1）超聲處理下石蠟液中的有機(jī)玻璃粒子的凝聚情況與超聲波的功率大小和處理時間的長短有直接的關(guān)系。
　　（2）超聲波處理液體石蠟中的微粒，顆粒的凝聚隨功率的增加存在一個峰值，即峰值前顆粒凝團(tuán)的大小隨功率的增大而增大，峰值后顆粒凝團(tuán)的大小隨功率的增大而減小。顆粒凝聚峰值所對應(yīng)的功率為375W.
　　（3）超聲波處理液體石蠟中的微粒，顆粒凝結(jié)后團(tuán)塊的大小隨時間的推移逐漸變大，團(tuán)塊大小與時間成正比關(guān)系。
　　（4）超聲波空化作用阻礙顆粒團(tuán)塊的進(jìn)一步長大。　

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