铝合金半固态锻造工艺研究
半固态铝合金浆料智能制备技术和装置研究的开题报告
半固态铝合金浆料智能制备技术和装置研究的开题报告一、研究背景和意义半固态铝合金浆料智能制备技术是当前国际上先进的制造技术之一。
半固态铝合金浆料是一种具有一定流动性的铝合金材料，在成形时具有高精度、高质量的优点，能够适用于很多领域，如航空、汽车、电子等，成为现代工业中制造高质量产品的重要材料。
然而，半固态铝合金浆料熔模压铸生产线普及度较低，因为传统的生产方式需要人工调试浆料比例和温度、压力等参数，导致生产效率低下、产品质量难以保证，这也是当前阻碍半固态铝合金浆料生产线普及的主要问题。
半固态铝合金浆料智能制备技术可以提高浆料配比和形成工艺的自动化程度，实现生产自动化和智能化的目标，从而可以降低生产成本，增加生产效率，提高产品质量和可靠性，具有很高的应用价值和社会经济效益。
二、研究方法和技术路线本研究将基于深度学习和控制理论，开发半固态铝合金浆料智能制备技术和装置。
研究内容主要包括以下方面：1. 半固态铝合金浆料特性分析。
通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、热分析仪等对半固态铝合金浆料的组织结构、晶体结构、热性能等进行分析。
2. 半固态铝合金浆料智能制备过程建模。
基于深度学习和控制理论，建立半固态铝合金浆料智能制备过程的数学模型，包括浆料的配比、温度、压力等关键参数模型。
3. 制备智能浆料制备装置。
根据半固态铝合金浆料智能制备过程模型，设计开发智能化的半固态铝合金浆料制备装置，实现自动化浆料调配和成形（热压铸）过程。
4. 实验验证和性能测试。
对开发的智能半固态铝合金浆料制备装置进行实验验证，对浆料的配比、温度、压力等参数进行测试，检验智能制备装置的稳定性和成形质量等性能指标。
三、预期研究结果和意义本研究旨在建立基于深度学习和控制理论的半固态铝合金浆料智能制备技术和装置，实现自动化、智能化的半固态铝合金浆料制备过程，具有以下预期结果：1. 可以实现对半固态铝合金浆料的自动化生产。
通过智能制备装置可以实现半固态铝合金浆料配比、温度、压力等参数自动控制，提高浆料生产效率和一致性。
铝合金半固态挤压成形工艺及理论研究
最后，对实验结果进行分析，并基于实验结果进行了理论研究，包括半固态 挤压成形工艺的理论基础、工艺优化方法和挤压力计算等。本次演示的研究成果 表明，铝合金半固态挤压成形工艺具有诸多优点，相比传统液态挤压成形工艺， 半固态挤压成形工艺可以获得更高的制品质量、更优的力学性能和更好的表面完 整性。因此，本次演示的研究为铝合金半固态挤压成形工艺的应用和推广提供了 理论支持和实践指导。
半固态铝合金的制备工艺
半固态铝合金的制备工艺主要包括熔炼、球磨、热处理等步骤。其中，熔炼 是制备半固态铝合金的关键步骤，需要将铝、铜、镁等合金元素熔化在一起，并 控制好熔炼温度和时间，以保证合金的成分和组织稳定性。球磨是制备半固态铝 合金的另一个关键步骤，通过将合金粉末进行球磨处理，可以细化合金的晶粒尺 寸，提高合金的力学性能。热处理则是为了进一步优化合金的组织和性能，使合 金达到最佳的使用效果。
(1)制品质量更稳定：由于半固态浆料具有较好的流动性和稳定性，使得模 具内的材料更加均匀，减少了流体流动和不稳定性对制品质量的影响。
(2)力学性能更优：半固态挤压成形过程中，材料在模具内可以迅速达到高 密度，同时由于半固态材料的特性，使得制品内部晶粒更细小，力学性能更优。
(3)表面完整性更好：由于半固态挤压成形过程中模具内的材料分布更加均 匀，减少了模具表面的摩擦和划痕，使得制品表面更加完整。
铝合金半固态挤压成形工艺及 理论研究
摘要
本次演示主要介绍了铝合金半固态挤压成形工艺及其相关理论研究。首先， 简要介绍了铝合金半固态挤压成形工艺的研究背景和现状，阐明了本次演示研究 的重要性和意义。其次，详细阐述了铝合金半固态挤压成形工艺的基本原理和流 程，包括铝合金半固态制备、挤压成形工艺及其原理。接着，介绍了实验方法， 包括实验材料、实验设备和实验过程。
一种半固态压铸铝合金及制备半固态压铸铝合金铸件的方法
一种半固态压铸铝合金及制备半固态压铸铝合金铸件的方法
一种半固态压铸铝合金是以铝及其合金为原料，通过湿法压铸或者半固态压铸的形式加工而成的一种金属材料。
由于它的物理性能良好，易于加工和表面处理，是经济的制造材料。
制备半固态压铸铝合金铸件的方法：
1、准备原料和压铸模具：根据不同的尺寸，准备足够多的原料，并根据要求准备相应的压铸模具。
2、加工：将原料加工成所需尺寸的形状，然后将其放入压铸模具中，加热到适宜的温度。
3、压铸：将加热后的原料以一定的压力和速度压入模具中，使原料形成所需的形状和尺寸。
4、冷却：将压铸完成的铸件放入水中进行冷却，使其快速冷却，保证铸件的尺寸精度。
5、粗加工：将冷却后的铸件取出，对其进行粗加工，如锉削、钻孔等，使其符合要求的尺寸。
6、细加工：对粗加工完的铸件进行细加工，如打磨、拋光等，使其表面光滑，达到预期的效果。
6061铝合金半固态本构方程的研究_唐小玲
6061铝合金半固态本构方程的研究_唐小玲铝合金半固态成形技术已经成为许多铝合金制造业的重要组成部分。
在半固态成形过程中，铝合金的半固态本构方程对于模拟和预测材料行为至关重要。
本文将研究6061铝合金的半固态本构方程，旨在改善材料性能和加工效率。
在研究6061铝合金半固态本构方程之前，首先需要了解该合金的力学性能和变形行为。
6061铝合金具有较高的流变应力曲线，即塑性应变增加为一定速率。
与其他材料相比，6061铝合金的变形行为受温度和应变速率的影响较小。
在半固态成形过程中，6061铝合金的变形机制主要包括固溶处理和相分解。
半固态本构方程的研究需要借助实验测试和数值模拟方法。
实验测试可以通过拉伸试验、压缩试验和扭转试验等方法获得材料的力学性能数据。
同时，利用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等设备可以观察材料的微观结构和相变行为。
数值模拟方法可以使用有限元方法和统计学方法等进行。
有限元方法可以建立材料的物理模型，并对其进行力学行为分析。
统计学方法可以通过拟合实验数据来得到合适的半固态本构方程。
研究人员可以根据所得到的力学性能数据和变形行为，选择适当的数学模型，并基于实验数据进行参数拟合。
通过研究6061铝合金的半固态本构方程，可以为半固态成形过程的预测和优化提供理论依据。
在工程实践中，该本构方程可以用于模拟和预测不同加工条件下铝合金的变形行为，从而优化成形过程，并提高材料的力学性能。
总之，研究6061铝合金的半固态本构方程对于改善铝合金的力学性能和加工效率非常重要。
通过实验测试和数值模拟方法的结合，可以获得可靠的半固态本构方程，为半固态成形技术的发展提供有力支持。
变形铝合金半固态模锻成形件热处理新工艺探索
通过对比发现，力学性能中的抗拉强度 Rm比常规处理工艺提高13%，硬度（HBS)比常 规处理工艺提高11%，规定非比例延伸强度 Rp0.2比常规处理工艺提高13%，断后伸长率A与 常规处理基本上持平，满足了变形铝合金半 固态模锻成形件的高力学性能要求，并缩短 热处理时间17%，而且金相组织无过烧现象。
2、保温时间 固溶处理保温的目的在于使工件烧透并 使强化相充分溶解和固溶体均匀化。确定保 温时间要考虑加热温度、毛坯厚度、塑性变 形程度、原始组织等因素的影响。试验选用 7A04-T6挤压棒材经半固态模锻成形后再重复 固溶加热时，保温时间可缩短一半,确定为 25-30 min.
3、冷却 为防止过饱和固溶体在转移过程中分 解，使合金时效后强度下降，抗应力腐蚀性 能变坏，冷却时转移时间应小于15s。冷却介 质选用自来水，水温保持在10-50℃，并使毛 坯进入后不停上下或左右移动。
将生产用7A04挤压棒材半固态模锻成形件进行 （500±5℃)×25 min高温固溶+（140℃×6h+150℃×1h） 分 级时效新工艺处理,就力学性能金相组织耗能等指标与经常 规（470±5℃)×1 h固溶处理+（120℃×3h+160℃×5h）时 效工艺处理的作对比，试验结果见表2。
表2 多不足 敬请老师批评指正！
二、实验原理分析
固溶处理 + 时效工艺原理分析： 由铝合金相图可知 ，变形铝合 金中的合金元素都能溶于铝，形成以 铝为基的固溶体，它们的溶解度都随 温度下降而减小。对于可通过热处理 强化的铝合金，加热至第二相能完全 或最大限度地溶入固溶体的温度，保 持一段时间后，以快于第二相自固溶 体中析出的速度冷却，获得过饱和固 溶体。这种操作对铝合金称为固溶处 理。过饱和固溶体处于不平衡状态， 在室温下不稳定，有发生分解和析出 过剩溶质原子强化相的自发趋势，这 样的过程称为时效处理。通过固溶和 时效处理或得高强度的铝合金。
铝合金锻造技术的研究与发展
铝合金锻造技术的研究与发展铝合金是一种轻质、高强度、耐腐蚀的材料，被广泛应用于汽车、飞机、电子、建筑等领域。
而铝合金的制造过程中，锻造技术是一种高效、节能、环保的加工方法。
在现代工业中，铝合金锻造技术越来越受到重视和广泛应用。
本文将围绕铝合金锻造技术的研究与发展，探讨其应用前景和发展方向。
一、铝合金锻造技术的优点铝合金锻造技术是将铝合金预热，然后通过压力作用加工成型。
与其他加工方式相比，铝合金锻造技术有以下优点：1.高效节能：锻造工艺中，铝合金在高温下易变形，所需压力较小，且能将铝合金加热均匀，从而缩短了制造周期。
2.高精度：铝合金锻造时，金属流动性能优良，能够使物品表面形状的精确度更高。
3.优良性能：铝合金锻造后，铝合金的力学性能和物理性能更加均匀，且具有更高的强度、韧性和防腐蚀性能。
4.环保：铝合金锻造过程中没有削减、切削和热处理，相比其他加工方式，铝合金锻造环保更佳。
二、铝合金锻造技术的应用前景1.汽车领域：铝合金锻造技术在汽车轮毂、发动机进气道等关键部件中的应用已成为趋势。
铝合金材料的轻量化，有利于提高汽车的节能环保性能。
2.电子领域：随着电子技术的不断发展，铝合金以其轻、薄、平等特性成为电子产品材料的首选。
特别是在手机、电脑等国民消费品制造中，铝合金以其轻质和优良的外观和性能，减轻了用户的使用负担。
3.航空航天领域：铝合金在航空航天领域中，具有优良的耐腐蚀性、高强度和轻量化等特点。
以美国的波音公司为例，其制造的飞机机身比以前的飞机机身轻了35%。
在航空航天领域中，铝合金锻造技术的应用前景十分广阔。
三、铝合金锻造技术的发展方向随着社会的不断发展和技术的不断进步，铝合金锻造技术也在不断地改进和发展。
1.数值模拟技术的发展：数值模拟技术已经成为铝合金锻造研究中不可或缺的一部分。
利用数值模拟技术可以精确地预测铝合金的变形、应力状况等，有助于提高锻造件的质量。
2.材料研究：铝合金锻造技术的发展需要更好的铝合金材料的支持。
单管强冷制备半固态A356铝合金浆料的实验研究及数值模拟的开题报告
单管强冷制备半固态A356铝合金浆料的实验研究及数值模拟的开题报告一、研究背景和意义铝合金是一种重要的结构材料，在航空航天、汽车、建筑等众多领域得到广泛应用。
半固态加工技术是当前铝合金加工领域的热点研究方向之一，它能够有效提高铝合金的成形性能和力学性能，提高铝合金部件的质量和寿命。
其中，单管强冷制备半固态A356铝合金浆料是半固态加工技术中一种重要的制备方法，能够获得高密度、均匀性好的铝合金浆料，适用于多种成形工艺。
因此，研究单管强冷制备半固态A356铝合金浆料的原理及优化混合参数，有助于提高半固态加工技术制备铝合金零部件的质量和性能，具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、研究内容和方法本项目的研究内容主要包括以下三个方面：1. 实验研究利用单管强冷制备技术制备A356铝合金浆料，探究制备过程中的混合参数（包括转速、排料量、混合时间等）对浆料性能的影响，分析其制备机理和工艺规律。
2. 性能测试利用拉伸试验、冲击试验等方法对不同制备参数下制备的铝合金浆料进行性能测试，研究其力学性能、组织结构和成形性能。
3. 数值模拟采用流体力学仿真软件FLUENT，建立单管强冷制备半固态A356铝合金浆料的数值模型，模拟浆料在制备过程中的流动状态和混合过程，并通过验证实验对模型进行优化。
三、预期成果和意义通过本项目的研究，预期获得以下成果：1. 掌握单管强冷制备半固态A356铝合金浆料的制备技术和原理，分析各种混合参数的优化组合方式。
2. 对制备参数下铝合金浆料的力学性能、组织结构和成形性能进行深入研究，为半固态加工铝合金零部件提供基础数据和理论支持。
3. 建立单管强冷制备半固态A356铝合金浆料的数值模型，并通过验证实验进行模型优化，为工程应用提供数值模拟方法。
4. 探讨单管强冷制备技术在半固态加工领域中的应用前景，为铝合金半固态加工技术的发展提供理论指导和实践参考。
本项目对于提高铝合金零部件的质量和性能，促进铝合金半固态加工技术的发展具有重要的理论意义和应用价值。
铝合金半固态压铸成形过程的模拟
铝合金半固态压铸成形过程的模拟铝合金半固态压铸成形是一种先将铝合金预热至半固态，然后以压铸的方式将其注入模具中。
这种成形过程常用于制造复杂形状的铝合金零件，具有高精度、高韧性和高耐热性的特点。
采用数值模拟方法可以有效地研究和优化这一成形过程。
本文将对铝合金半固态压铸成形过程的模拟方法、影响因素以及应用进行综述，总结目前这一领域的研究现状。
铝合金半固态压铸成形的模拟方法主要分为两个方面：固相区域的模拟和液相区域的模拟。
固相区域的模拟主要是通过有限元方法来研究铝合金的形变过程，包括应力分布、应变速率和细晶度等。
而液相区域的模拟则是通过计算流体力学方法来研究熔融铝合金的流动行为，包括注射压力、液相填充和凝固过程等。
影响铝合金半固态压铸成形的因素有很多，其中包括合金的成分、半固态温度、模具温度以及注射速度等。
合金的成分决定了其流动性和凝固性，而半固态温度和模具温度则影响铝合金的半固态行为和凝固过程。
注射速度对铝合金的充填性能和表面质量有重要影响。
研究这些因素的变化规律，可以为铝合金半固态压铸成形提供指导和优化方案。
铝合金半固态压铸成形广泛应用于航空航天、汽车制造和电子工业等领域。
通过数值模拟方法，可以提高产品的质量和制造效率。
例如，可以通过优化半固态温度和模具温度的组合，来控制铝合金的凝固过程，从而获得理想的微观组织和力学性能。
此外，模拟还可以研究注射速度对充填性能的影响，优化产品的表面质量和密度分布。
总之，铝合金半固态压铸成形的数值模拟是一种研究和优化这一成形过程的有效方法。
通过模拟，可以深入理解铝合金的变形和凝固行为，并优化工艺参数，从而提高铝合金零件的质量和性能。
随着数值模拟方法的不断发展，铝合金半固态压铸成形的模拟研究将迎来更广阔的发展空间。
铝合金薄壁类零件的半固态流变铸造技术
铝合金薄壁类零件的半固态流变铸造技术铝合金薄壁类零件的半固态流变铸造技术是一种先进的制造技术，可用于生产具有复杂形状和高质量要求的铝合金薄壁零件。
本文将介绍半固态流变铸造技术的工艺原理、优点以及应用领域，并探讨其相关参考内容。
1. 半固态流变铸造技术的工艺原理半固态流变铸造技术是通过合适的铝合金组织控制和适当的加热工艺，将金属液态态转化为部分固态态，并在此状态下进行铸造成型。
其主要工艺包括：液态金属的预热、金属搅拌与结晶控制、及其在半固态状态下的模具填充。
2. 半固态流变铸造技术的优点1) 可实现形状复杂的薄壁零件制造。
半固态流变铸造技术可以通过减少金属的挤压应力，防止零件变形和裂纹等问题，实现复杂形状的零件制造。
2) 可提高铸件的性能。
与传统的压力铸造技术相比，半固态流变铸造技术可以通过控制金属的结晶行为，获得细小均匀的晶粒，提高材料的机械性能和耐热性能。
3) 可节约能源和材料。
半固态流变铸造技术不仅能减少能源消耗，还可以降低原材料的用量，提高铸造效率。
3. 半固态流变铸造技术的应用领域半固态流变铸造技术广泛应用于航空航天、汽车、电子等行业，特别适用于生产具有薄壁和复杂形状的高性能铝合金零件。
例如，飞机发动机叶片、汽车发动机冷却器、手机外壳等。
4. 相关参考内容- Yan, H., Zeng, W., & Sun, B. (2016). Numerical analysis on fluid flow and heat transfer during the semi-solid casting process ofA357 alloy. Journal of Materials Processing Technology, 231, 248-258.（关于A357铝合金半固态铸造过程中流体流动和热传递的数值分析研究）- Mahfuz, H., & Biswas, W. K. (2014). Achieving uniform semi-solid microstructure in aluminum alloys by liquid metal heat treatment. Journal of Materials Processing Technology, 214(7), 1426-1434.（通过液态金属热处理实现铝合金均匀半固态组织的研究）- Liang, C. A., & Dressler, M. R. (2012). Heat transfer modeling and analysis of the direct-chill casting process: Part II. Application to semi-solid metals. International Journal of Heat and Mass Transfer, 55(17-18), 4641-4649.（半固态金属直接凝固铸造过程的热传递建模和分析研究）- Zhou, S.J., Hu, H.B., Zeng, Q., & Liu, R.Q. (2011). Mechanical properties and corrosion behavior of rheo-squeeze casting 7003 aluminum alloy. Journal of Alloys and Compounds, 509(21), 6172-6179. （半固态挤压铸造7003铝合金的力学性能和耐蚀性研究）总结：半固态流变铸造技术是一种先进的铝合金薄壁类零件制造技术，具有形状复杂、性能优越、能源节约等优点，广泛应用于航空航天、汽车、电子等行业。
铝合金薄壁类零件的半固态流变铸造技术
铝合金薄壁类零件的半固态流变铸造技术铝合金薄壁类零件的半固态流变铸造技术在工业生产中具有重要的应用价值。
本文将从材料选择、半固态流变铸造工艺以及优势与研究进展等方面介绍相关内容。
首先是材料选择。
在半固态流变铸造技术中，选择合适的铝合金材料对于薄壁类零件的生产非常重要。
常用的铝合金材料有A356、A357、A202、A206等。
这些材料具有良好的流变变形能力和加工性能，适合于半固态流变铸造技术的应用。
半固态流变铸造技术主要有两种工艺：等温加热法和快速冷却法。
等温加热法是将铝合金材料加热到半固态区域，然后进行流变变形和铸造成型。
快速冷却法则是通过急速冷却来制备半固态材料。
这两种工艺都可以实现薄壁类零件的成型，但各有特点。
等温加热法的主要流程包括加热、保温、成型和冷却。
加热过程中需要控制温度和时间，使铝合金材料达到半固态状态。
保温阶段保持合适的温度，以保证材料具有良好的流变性能。
成型过程中通过流变变形对材料进行塑性加工，制备出薄壁类零件的具体形状。
冷却过程中要控制冷却速率，以保证材料的性能。
快速冷却法主要包括液态淬火法和水冷法。
液态淬火法是将铝合金材料迅速加热到液态，然后浇铸到冷却介质中进行淬火，形成半固态材料。
水冷法则是将加热后的材料直接浸入冷水中，实现快速冷却。
这两种方法在快速制备半固态材料方面效果良好，适用于薄壁类零件的生产。
半固态流变铸造技术具有以下优势：首先，可以制备出形状复杂、壁厚薄的零件，满足工业生产的需求。
其次，材料性能优良，具有良好的机械性能、耐热性能和表面质量。
再次，生产成本低，能够提高生产效率和降低能耗。
在研究进展方面，目前针对半固态流变铸造技术的研究主要集中在优化工艺参数、改善材料性能以及开发新型合金等方面。
通过不断改进工艺和材料，可以进一步提高半固态流变铸造技术的性能和应用范围。
综上所述，半固态流变铸造技术在铝合金薄壁类零件的生产中有着重要的应用价值。
选择适合的材料、采用合适的工艺以及不断开展研究，可以进一步提高该技术的成熟度和应用效果。
3A21铝合金半固态坯料制备工艺研究
关 键 词 ：半 固态 ； 径 角挤 压 ； Ａ １铝合 金 ； 积 圆直径 ；形状 系数 等 ３ ２ 等
中 图 分 类 号 ：ＴＧ３ ６ ７ 文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ： ６ ４６ ５ （ ０ ２ ０ －０ １０ １ ７ —４ ７ ２ １ ） ６０ ７ －７
（ ｃ ｏ ｌ ｆＭ ａ ｅ ｉ ｌ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ Ｓ ｈ ｏ ｔ ｒａｓ ｃｅ ｃ ｎ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ，Ｈ ｅ ｅ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｆＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｆｉ ｉｅ ｓｔ ｏ ｃ ｎ ｌ ｇ ，Ｈ ｅｅ ，２ ０ ０ ｙ ｆ ｉ ３ ０ ９，Ｃｈ ｎ ） ｉａ
第 ４卷
第 ６期
精
பைடு நூலகம்
密
成
形
工
程
３ ２ Ａ １铝 合 金 半 固态 坯 料 制 备 工 艺研 究
王 雪 ， 萍 ，朱 广 余 李
（ 肥 工业 大学 材料 科 学与工 程 学 院 ， 肥 ２ ０ ０ ） 合 合 ３ ０ ９
摘要 ：以 ３ １ 合金 为研 究对 象， 等 径 角挤 压 工 艺与 等温 处 理 工艺 相结 合 ， 实验 角度研 究其 中的 Ａ２ 铝 将 从 工 艺参数 对半 固态组 织尺 寸 形 貌 的影 响 。采 用 Ｂ 路 径 进 行 Ｅ ＡＰ ３道 次 处理 ， ｃ Ｃ 然后在 ６ ０℃ 下保 温 ２ ， ６ ０
演化越 完全 ， 晶粒球 化越 完整 ， 晶粒 尺 寸会 随着保 温 时 间的 延 长 而长 大 。最后 得 出最佳 工 艺参 数 匹配 ： 但 室
温 下 沿 Ｂ 路 径 等 径 角挤 压 ３道 次 ，６ ｃ ６ ０℃ 下 保 温 ２ ｎ 最 终 半 固 态 坯 料 显 微 组 织 的 平 均 等 积 圆 直 径 ｄ一 ５ｍ｛ ；
半固态铝合金的制备工艺研究
半固态铝合金的制备工艺研究铝合金是一种具有良好物理性能和机械性能的工程材料，它的应用非常广泛。
随着科学技术的发展，人们发现铝合金和半固态铝合金尤为重要，并对其进行了深入的研究，以获得良好的性能和可靠的制备工艺。
本文旨在研究半固态铝合金的制备工艺。
半固态铝合金是一种合金具有非常高的熔化温度和较强的结构稳定性，具有良好的机械性能。
它主要由原料铝粉、铝熔渣、热浸涂料等制成。
制备该合金的过程包括原料预处理、计量准备、成形挤压、回火处理和表面处理等步骤。
首先，必须对原料铝粉和铝熔渣进行预处理和细磨，以调整其中铝晶粒的粒度分布和金属物料的分布状况，以便提高最终产品的性能。
其次，必须根据实际情况进行计量准备，确保合金中各组分的比例和性能匹配。
然后，必须进行成形挤压，使合金原料转化为成型坯体，以便进行回火处理。
最后，必须进行回火处理，以调节最终产品的物理性能和机械性能。
此外，可能还需要进行表面处理，以防止污染和腐蚀。
除了以上这些步骤，还可以采用先进的工艺和技术，如冷锻工艺和激光加工技术，来进一步改善半固态铝合金的制备工艺。
此外，必须根据合金组分和成形坯体的特性，调节加工参数，以获得较好的性能和加工精度。
综上所述，要制备半固态铝合金，必须采用先进的工艺和技术等交叉技术，以保证最终产品的质量和性能。
只有采取系统的研究和试验，才能获得可靠的制备工艺，使半固态铝合金发挥出最大的作用。
铝合金是一种重要的工程材料，特别是半固态铝合金由于其高熔点和机械性能优越而受到广泛关注。
因此，对半固态铝合金的制备工艺进行系统研究和分析，对提高产品质量和性能具有重要意义。
据此，本文基于实际需要，详细讨论了半固态铝合金的制备工艺，并介绍了制备过程中采用的相关技术。
希望本文能为半固态铝合金的制备工艺的研究和应用提供参考。
铝合金的半固态成形技术
２ ） 由于具有 流 变 性 和触 变 性 ， 半 固态 浆料 在成
形加 工 时变形抗 力小 ， 可 成形 复杂件 ， 能 源消耗 低 。
３ ） 由于制 件组 织 为 非 枝 晶结 构 ， 且 偏 析 缺 陷较
某 些发 达 国家 已经进 入 了工业 化 生 产 阶段 ， 特 别 是
少， 零件 的力 学 性 能 高 ， 能 接 近 或 达 到 锻 压 件 的水
［ 关键 词］铝 合 金 ； 半 固态 ；流 变 成形 ； 超 声 波 ［ 中 图分 类 号］Ｔ Ｇ ２ ４ ９ ． ２ ［ 文献 标 识 码 ］ ： Ａ
１ 半 固态 成 形 技 术 的发 展
轿车、 列 车及 武 器装 备 等 的重 要 发展 趋 势 之 一
是轻 量化 ， 因此轻合 金材 料—— 铝合 金 、 镁合金 等将 被大 量采 用 。半 固态成形 技术 能够 显著 提高轻 合金
料、 半 固态 浆 料 流 变 压 铸 成 形 的试 验 研 究 。研 究 表 明 ， 超 声 制 浆 及 半 固 态 压 铸 成 形 工 艺 适 合 于 铝 合 金 零 件 的 成 形
制 造 。含 ２ Ｏ ｓ ｉ 的高 硅 铝 合 金 Ａ１ ～２ ０ Ｓ ｉ 一２ Ｃ ｕ 一１ Ｎｉ 经 过 半 固态压 铸 成 形 ， Ｔ ６热 处 理 后 抗 拉 强 度 可 达 到 ３ １ ０ ＭＰ ａ ， 比传 统 液 态 压 铸 提 高 ３ ４ 。
［ 收 稿 日期 ］２ ０ １ ４ —０ ４ —２ ２ ［ 作 者 简 介 ］吴 树 森 （ １ ９ ６ １ 一） ， 男 ，工 学 博 士 ， 华 中科 技 大 学 教 授 ， 研 究 方 向 为 轻 合 金及 复合 材 料 的 成 形技 术
第２ ９卷 第 ５期
A357铝合金半固态流变压铸成形组织工艺研究
A357铝合金半固态流变压铸成形组织工艺研究St udy on Microst ruct ure2p rocessing Relationship of aSemi2solid Rheo2diecasting A357Aluminum Alloy杨柳青,康永林,张 帆,陶 涛,丁瑞华(北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083)YAN G Liu2qing,KAN G Y ong2lin,ZHAN G Fan,TAO Tao,DIN G Rui2hua(School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing100083,China)摘要:介绍了一种实验室自行研制的半固态浆料制备及流变成形设备,该设备主要由熔炼炉、剪切制浆装置、温度控制系统、气体保护装置、连接装置及压铸系统组成。
研究了在不同工艺条件下通过该流变成形设备制备A357铝合成形件的组织特点。
探讨了半固态流变压铸过程中的凝固行为。
实验结果表明:通过该实验设备能有效的消除普通铸造中出现的粗大树枝晶,制备出细小、圆整且均匀分布的半固态组织,而且能消除铸件中的气孔和显微疏松。
剪切速率的增大有利于半固态A357铝合金初生α12Al晶粒的形成及球化。
在半固态浆料制备过程中,以初生α12Al晶粒的形成为主;在随后的压铸过程中,则以较为细小的二次凝固α22Al晶粒的形成为主。
关键词:A357铝合金;半固态;流变压铸;组织工艺中图分类号:T G14612+1;T G24912 文献标识码:A 文章编号:100124381(2009)0620064203Abstract:A semi2solid p reparing and rheomoulding apparat us which self2developed for light alloys in laboratory is int roduced.It mainly consist s of a melting f urnace,a shearing system wit h two relative2 rotating conical barrels,a central temperat ure cont rol unit,gas protectio n system,conveying appli2 ance and a die2casting system.Microst ruct ure2processing relationship of A357aluminum alloy ob2 tained by t he apparat us was investigated.Solidification behavior of t he semi2solid rheo2diecasting p ro2 cessing was discussed.The result s show t hat t he apparat us is capable of eliminating coarse dendrites, and producing small and sp herical solid particles uniformly distribution in a eutectic mat rix.In addi2 tion,t he p rocess can eliminate ent rapped gas and reduce fine shrinkage pores in t he specimens as well. The p rimaryα12Al particles will become rounding wit h t he increase of shear rate.During t he SSM slurry p reparing,t he primaryα12Al particles is formed firstly.Secondary solidification of t he slurry takes place in t he die2casting p rocess.K ey w ords:A357aluminum alloy;semi2solid metal;rheocasting;micro st ruct ure2p rocessing 半固态成形技术是近30年来人们一直比较感兴趣的成形方法,和其它传统的金属成形方法相比,半固态加工技术具有很多优点,如充形平稳,无湍流和喷溅。
铝合金半固态压铸成形过程的模拟
Analyzing reason by computer simulation animation Un-filling area in the front of gate
To optimize design of gating sysytem The shape and size of gate are optimized
铸型/铸件之间换热系数的影响
5000W／m2・K 9500W／m2・K 14000W／m2・K
压铸机的推杆速度的影响
1m/s 0.5m/s 0.8m/s
压铸机冲头的位移曲线
慢压式
01
快压式
02
充型主要阶段
03
充型末期和保压阶段
04
此前为 推杆空走
通过对压铸过程的实验测试和模拟相结合的方法,确认模拟的初始参数,奠定模拟的准确性
01
分析和验证典型试样充型流场与铸造缺陷的关系,优化模具设计
02
实际应用于汽车零件的研发过程,预测缺陷和对策
03
主要内容
研 究 方 法
#O1
实验方法
实验材料 A356铝合金 主要实验工艺过程(制坯－二次加热－压铸)
Densitykg/m3
SpecificheatkJ/(kg K)
ThermalconductivityW/(m K)
LatentheatKJ/kg
Kinematic viscositym2/s
LiquidsK
SolidusK
2700
0.96
155
389
*
887
850
Solid fraction, %
0
0-60
>60
Kinematic Viscosity m2/s
铝合金半固态成形工艺的研究现状
铝合金半固态成形工艺的研究现状铝合金半固态成形工艺的研究现状新型的成形技术─―半固态成形技术（SSM）是一种近终成形（Near-net-shape）的成形工艺。
与传统的成形工艺相比，它有一系列突出的优点：成形温度低，成形件力学性能好，并较好地综合了固态金属模锻与液态压铸成形的优点。
本文阐述了铝合金半固态成形技术的主要工艺方法，其工艺参数与传统液态压铸成形的差异，以及半固态成形件在不同状态下的力学性能20世纪70年代初，美国麻省理工学院Flemings等人在实验中发现了半固态金属的流变性能，到70年代中期，Joly等人进一步探索了半固态金属的这种性能，并出现了半固态金属加工的概念。
所谓半固态金属加工技术即在金属凝固过程中，进行剧烈搅拌，将凝固过程中形成的枝晶打碎或完全抑制枝晶的生长，然後直接进行流变铸造或制备半固态坯锭後，根据产品尺寸下料，再重新加热到半固态温度，然後进行成形加工。
铝合金的半固态加工技术主要有三道工序：半固态坯料的制备、二次重熔和触变成形。
触变成形作为半固态加工技术的最後一道工序，是影响半固态成形件组织和性能的关键工序，直接影响着半固态成形件的组织和性能。
自该技术被开发以来，已经历了30馀年的研究发展，并已召开了六次有关半固态的国际会议，发达国家已经进入生产实用阶段。
因为半固态成形技术有一系列突出的优点：半固态金属成形技术具有高效、优质、节能和近终成形等优点，可以满足现代汽车制造业对有色合金铸件高致密度、高强度、高可靠性、高生产率和低成本等要求，因此倍受汽车制造厂商以及零部件配套生产厂商的重视。
半固态金属加工工艺 SSM成形是介乎铸造和锻造之间的一种工艺过程，是针对固、液态共存的半熔化或半凝固金属进行成形加工的工艺方法的总称，使用於很多常规的成形方法。
半固态金属加工技术主要有两种工艺：一种是将经搅拌获得的半固态金属浆料在保持其半固态温度的条件下直接进行半固态加工，即流变成形（Rheoforming）；另一种是将半固态浆料冷却凝固成坯料後，根据产品尺寸下料，再重新加热到半固态温度，然後进行成形加工，即触变成形（Thixoforming），後者在目前的生产条件下占主导地位。
A357铝合金半固态成型工艺性能分析及其模拟的开题报告
A356/A357铝合金半固态成型工艺性能分析及其模拟的开题报告题目：A356/A357铝合金半固态成型工艺性能分析及其模拟一、研究背景随着汽车、飞机、船舶等各类应用领域对轻量化、高强度材料需求的不断增加，铝合金作为一种轻质、高强度的材料逐渐成为热门研究领域。
而半固态成型技术则是一种在模铸和锻造技术之间的新型材料成型技术。
A356/A357铝合金是常用的半固态成型材料之一，其在机械加工及航空、汽车等领域有广泛应用，因此研究A356/A357铝合金半固态成型工艺性能分析及其模拟有着重要的现实意义和研究价值。
二、研究目的和内容本文主要研究A356/A357铝合金半固态成型工艺性能分析及其模拟，探究其力学性能、金属流动及形成过程。
具体研究内容包括：1. 系统分析半固态成型工艺的功能适应性、操作性、工艺稳定性、成型效率等因素；2. 研究A356/A357铝合金半固态成型过程中的物理与化学变化，通过热力学分析掌握铝合金在不同成型温度下的相态转换规律；3.采用数值方法对半固态成型过程进行建模和仿真，运用有限元分析法探究成型温度、成型速率、应力应变等参数对成型性能的影响；4. 结合实验和模拟结果对半固态成型的成型能力和成型质量进行评估和验证。
三、研究方法1. 完成对该领域的文献资料收集和调研；2. 分析A356/A357铝合金半固态成型过程中的力学性能、材料变形、金属流动等因素，建立数值模型，运用有限元分析方法进行模拟，研究成型过程中的铝合金成型能力和成型质量；3. 根据实验结果和模拟分析结果进行比较和分析，评估研究成果，验证半固态成型过程的可行性和可靠性。
四、研究意义本文研究A356/A357铝合金半固态成型工艺性能分析及其模拟，可以为铝合金半固态成型技术的开发和工业化生产提供有力的理论支撑和技术指导。
同时，研究成果还可以拓展铝合金半固态成型工艺的研究领域，促进铝合金材料在轻量化、高强度领域的应用，也具有广泛的社会和经济意义。
铝合金薄壁类零件的半固态流变铸造技术
铝合金薄壁类零件的半固态流变铸造技术
半固态流变铸造技术是一种将半固态铸造和流变成形技术相结合的铸造方法，适用于制造铝合金薄壁类零件。
该技术的基本步骤包括铸造原料的前处理、半固态化处理、流变成形、冷却固化等。
具体步骤如下：
1. 铸造原料的前处理：铝合金原料通过合金化处理、均匀化处理和溶解处理等工艺，将原料制备成半固态流变铸造所需的材料。
2. 半固态化处理：将铝合金原料在特定温度下进行半固态化处理，使其部分熔化和部分凝固，形成具有特定流变性能的半固态物料。
3. 流变成形：将半固态铝合金物料注入到零件模具中，通过控制模具的挤压力和温度，使半固态物料在模具中得以流动和形成所需形状的零件。
该过程需要精确控制挤压力、温度和成型时间等参数。
4. 冷却固化：在流变成形后，待零件冷却并固化后，可以从模具中取出最终成型的铝合金薄壁零件。
半固态流变铸造技术相比传统的铸造方法，具有以下优势：
1. 可以制造复杂形状的铝合金薄壁零件，具有较高的设计自由度和成形性能。
2. 薄壁零件表面质量好，无缺陷，尺寸精度高，可靠性好。
3. 节省材料，减少能源消耗，降低生产成本。
4. 生产效率高，单次成型多件零件，适用于大批量生产。
因此，半固态流变铸造技术在铝合金薄壁类零件的制造领域有着重要应用前景。
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轻金属半固态模锻工艺研究
1、前言
20世纪70年代初，美国麻省理工学院研究人员发现，金属材料在凝固过程中施
加强烈的搅拌，可以打破传统的枝晶凝固模式，形成近球状的组织，从而得到一
种液态金属母液中均匀悬浮着一定球状或类球状初生固相的固—液混合浆料，即半固
态浆料，这种浆料具有良好的流变性和触变性，采用这种既非液态又非完全固态
的金属浆料跟常规加工方法如压铸、挤压、模锻等结合实现成形加工的方法称为
半固态金属加工(Semi-Solid Metal Processing，简称SSM)。
从理论上讲，凡具有
两相区的合金及其复合材料均可以实现半固态成形加工。
该方法之所以能够发展成
为一种先进的成形加工技术，完全基于半固态金属材料所具有的特殊流变学性能，
即触变性：当半固态金属坯料所受的剪切力不大时，坯料具有很高的粘度近似固态，可以方便地放置和搬运；而当受到较大剪切变形时，坯料便表现出较小的粘度可以
像液态一样随意流动成形。
但是采用具有枝晶状初生相组织的固—液混合体成形加工时，由于枝晶状组织的相互搭结、缠绕，变形阻力大，流动性很差，固液相极易分离，产生严重的热裂与宏观偏析。
因此，半固态金属成形具有多方面的优点：相对于
普通液态成形（如压力铸造或挤压铸造，）由于半固态浆料中已有一半左右的固相存
在而且温度低于液态金属近100℃，因此可以消除常规铸件固有的皮下气孔和疏松等
缺陷，而且模具寿命成倍提高；相对于常规固态成形（如模锻或挤压），由于半固态
浆料具有很好的流动性，因此变形抗力极低，可以一次加工成形复杂的零件，减少
了成形道次、模具投入及后续机加工量，而力学性能则与固态锻造相当。
正是半固态金属锻造技术具有高效、优质、节能和近终成形等突出优点，可以满足现代汽车
制造业对有色合金铸件高致密度、高强度、高可靠性、高生产率和低成本等要求，因此倍受汽车制造厂商以及零部件配套生产厂商的重视。
半固态金属锻造与半固态金属触变压铸实质上并无明显差别，其主要不同
之处在于前者是用半固态金属在锻造设备上加工成形。
锻造半固态金属可以在
较低的压力下进行，这使得一些传统锻造无法成形的形状复杂构件可以在半固
态金属锻造方法来生产，其锻造设备可分为立式和卧式压力机两种。
半固态锻
造是将加热到半固态的坯料，在锻模中进行以压缩变形为主的模锻以获得所需
形状、性能制品的加工方法。
半固态锻造可以成形变形力较大的高固相率的半 固态材料，并达到一般锻造难以达到的复杂形状。
而且，可以用于制造用普通 锻造难以成形的许多超合金，有可能用半固态锻造技术制造出特殊材料的耐热 零件。
锻造速度每秒几百 mm 到一千多 mm ，模压从几 Mpa 到十多 Mpa ，甚至更高。
半固态锻造零件的总量可从 20g ～13.6kg ，锻造速率可达 120～360 件/分，并 能实现自动化。
目前，已经利用半固态锻造技术进行了联轴节、齿轮等机械零 件制造的研究。
2、坯料制备工艺
半固态坯料制备是半固态加工技术的关键环节之一。
采用半固态锻造工艺 生产零件要求原材料具有特殊的显微组织，当金属处于半固态时，这种组织是 由悬浮在较低合金液体中的球形固体颗粒组成的，要在加热时固体材料中恢复 这种组织，就需要保留一些残余的显微偏析，以在固液相之间产生局部熔化。
北京有色金属研究总院采用电磁搅拌技术制备金属半固态坯料，该技术可以有 效解决晶粒细化和组织均匀等连铸中的关键技术，其设计思想是把金属过滤和 脱气结合起来，使金属液进入连续铸造机的水冷结晶器，且金属液面远低于中 间包的静止液面，在结晶器中接近凝固点的金属，通过电磁场的强烈搅拌，产 生强大的剪切作用，在同一时间和同一位置，通过结晶器壁把可控的传导热传 到结晶器水套导致均匀凝固，该技术具有精确控制剪切作用和放热等特点，以 至于该技术在制备坯料上被广泛应用。
技术原理如图 1 所示。
图１ 半固态坯料制备原理示意图
熔
炉 热顶
水箱 坯
料 流槽
搅拌
器
结晶器
3、坯料二次加热工艺
半固态加热过程中要求加热速度应快且均匀，以免低熔点共晶相产生偏析、 固态部分沉淀，使表面氧化降到最小，半固态材料的粘度与固体组分的体积百 分数有关，粘度大填模能力小，从这一点来看，要求出炉温度高一些，然而， 从节约能源、减小模具的热冲击、减少薄壁与厚壁部分过渡带的紊流，从降低 气穴与凝固收缩率的角度看又要求出炉温度低。
另外，为使坯料在加热过程中 保持原状和便于搬运，也要求出炉温度尽可能低，但又有一个允许的最低温度， 低于此温度就不能保持设定的固液比。
因此，出炉温度只要比允许的最低温度 略高一些，从而可达到液相体积百分数保持在非常窄的范围内，并确保均匀地 分布于整个坯料体积内的目标，在这种状态下的坯料既软的象豆腐一样，又可 以用刀切割，同时能保持原形。
加热过程一般分为两个阶段，开始阶段为大功 率快速加热，后一阶段为小功率均匀化加热，在前一阶段加热时，坯料内总会 或多或少的存在着温度不均匀性，再通过后一阶段加热就可以达到温度均匀， 整个加热时间为 3～15 分钟，取决于坯料的尺寸、形状和合金类型。
图 2 是我 院研制开发的半固态成型专用加热设备。
图 2 半固态成型专用加热设备
4、模锻成形工艺
图 3 左为热锻、右为半固态锻造涡轮
半固态模锻工艺与传统模锻工艺又很大不同。
将加热均匀的半固态坯料装 入模锻机下模内，并锻压成型，成型过程中根据材料的形状、尺寸、合金特性 以及对零件品质的要求，采用不同的成型速度和压力，一般在成型过程中要求
成型速度为50～200mm/s，模腔压力为15～140Mpa，而锻造机可以多种多样，但最基本的要求是能精确控制成型速度和压力，金属半固态锻造使用的模具一般为H13工具钢，热处理后其硬度为45～48HRC，模腔表面应光滑，以利于金属流动和工件脱模，在冲型过程中，坯料在模腔内成型仅仅十分之几秒，但在冲形后期必须要有主动保压功能，实现工件受到设定的最大压力。
工件在压力作用下的留模时间由合金牌号和零件尺寸决定，一般为3～6秒，如果保压时间过短，工件还比较软，在顶出时候易造成工件破损，工件保压时间过长，降低模锻的生产效率，当半固态模锻工件从锻模中取出时，其温度一般在
205～425℃，在生产时，件与件的温度变化可控制在10℃以内，以确保工件产品的一致性。
工件热处理的种类很多，大多数半固态模锻件热处理到T5或T6状态，多数零件采用较低的T5热处理工艺即可以满足技术要求，这主要是因为在半固态锻造过程中，工件与模腔接触，得到快速冷却，这种冷却和材料极细的球形晶粒，可省去昂贵的固溶处理和淬火费用，仅仅需要时效处理就可以达到更高的机械性能。
图3左侧零件为中国热锻涡轮，右侧为日本采用半固态锻造工艺生产的涡轮。
5、结束语
和国外相比，我国在半固态金属成形技术领域的研究还很落后。
为了国民经济的发展，特别是我国汽车工业的发展，提高我国汽车工业的水平和在国际市场上的竞争能力，需要采用各种新工艺和新材料来装备我国的汽车工业，而推动半固态金属成形技术在汽车工业中的应用是目前的关键。
就我国目前的研究现状来看，半固态金属成形技术的发展动向如下：
（1）半固态金属触变成形技术已经基本成熟，而流变成形技术的发展较为缓慢，没有太多的突破性技术进展。
因此，更多的研究人员会转向金属的半固态流变成形理论和应用方面的研究，以降低半固态产品成本，节约能源。
同时也会注重已经成熟的触变成形技术在工业中的应用，推动我国汽车工业的发展。
（2）目前半固态金属成形技术主要应用于铝、镁、铅等低熔点金属的成形，而对高熔点黑色金属的应用较少，理论欠成熟。
由于黑色金属在工农业中应用广泛，有着其他材料不可代替的重要作用。
因此，在以后的发展中黑色金属半固态成形的理论研究和工业应用将是一个重点研究领域。
（3）目前，国内外学者已经开发出了半固态成形过程数值模拟软件，但还存在很多不足，比如没有考虑合金的触变性能等，应用范围受到很大的限制。
因此，加大计算机技术在半固态金属成形工艺中的应用，充分利用计算机技术，对流变成形和触变成形过程进行计算机模拟，促进半固态金属成形的理论研究将是另一热点。