AZ91D镁合金半固态成型

二、半固态成形技术
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半固态（semi-solid）成形技术： 金属在凝固过程中，对其进行剧烈搅拌， 或控制固-液态的温度区间，得到一种母液中 均匀地悬浮着一定固相成分的固-液混合浆料， 这种半固态金属浆料具有流变特性，即具有 很好的流动性，易于通过普通加工方法制成 产品。
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半固态浆料（semi-solid Slurry）的制备技术： （1）机械搅拌法
镁合金半固态成形工艺路线及示意图
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（枝晶）
Fra Baidu bibliotek
（固相）
半固态合金中形成的常规枝晶
经搅拌法得到的半固态合金触变结构
三、镁合金半固态理论
半固态金属组织形成机制
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1、枝晶臂根部断裂机制。因剪切力的作用使枝晶臂 在根部断裂
（a）
（b）
（c）
（d）
枝晶断裂机制示意图
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2、枝晶臂根部熔断机制： 晶体长大过程中，表面积逐渐减小，由于受到 流体的快速扩散、温度涨落引起的热振动及在根部 产生的应力的作用，有利于枝晶臂熔断，同时由于 固相中根部溶质含量较高，这也降低了熔点，促进 了该机制的作用。
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半固态成形工艺
流变成形：原料
（rheo-forming）
剧烈搅拌等 剧烈搅拌等 预定固相分数的 保温
半固态金属浆料 送往设备
锻造或 铸造成型
触变成形： 原料
（thixo-forming）
球状晶的 半固态金属浆料
凝固
锭坯 或坯料
锻造或铸造
分切 重新加热至固液两相区 送至设备
注射成形
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镁合金半固态触变行为：是指表观粘度与剪切时 间的依赖关系，表征了半固态浆液的依时行为。
四、镁合金半固态研究现状及分析
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目前, 世界各国都有许多大学与公司在从事半固态 金属加工技术的研究工作, 并取得了很多成果。随 着汽车与电子工业 的发展, 对产品的轻量化要求 越来越高, 镁合金半固态成形与传统的压铸相比具 有许多优点。特别是注射成形技术的应用, 为镁合 金半固态成形的应用开辟了途径, 但由于发达国家 对其设备和技术垄断, 造成推广应用受阻。
枝晶臂发生熔断示意图
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3、枝晶臂弯曲机制。 此机制认为，位错的产生并积累导致塑性变形。 在两相区，位错间发生攀移并结成晶界，当相邻晶 粒的倾角超过20°时，界面能超过固液界面能的两 倍，液相将侵入晶界并迅速渗入，从而使枝晶臂从 主干分离。
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镁合金半固态流变行为：
等温稳态流变行为： 流体组织随剪切历程、时间变化 较小时的流变规律即为半固态合 金的稳态流变性能。 动态流变行为：冷却速率、固相分数和剪切速率
旋转永磁体法 两种类型： 在感应线圈内通交变电流
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（3）应变诱发熔化激活法（SIMA） 将常规铸锭经过挤压、辊压、轧制等变形工艺 制成具有强烈拉伸形变结构显微组织棒料，然后加 热到固液两相区等温一定时间，被拉长的晶粒熔化 变成了细小的粒状颗粒，随后快速冷却获得非枝晶 组织坯料。 （4）其他方法 半固态等温热处理法、浇注温度控制法等
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AZ91D镁合金半固态成型 专题报告
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一、AZ91D镁合金
二、半固态成形技术
三、镁合金半固态理论
四、镁合金半固态研究现状及分析
一、AZ91D镁合金
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A
Al
Z
Zn
9
9%
( Al )
1
1%
( Zn )
D
辨识代码
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Mg-Al-Zn合金 均衡的力学性能和良好的铸造性能等优点 AZ91D镁合金 工程应用中最轻的金属结构材料之一，高 的比强度、比刚度，良好的减震性、电磁屏 蔽和抗辐射能力
有两个带齿的同心圆筒组成，其中内筒保持静止， 浆料放置内外筒之间，搅拌通过外筒旋转进行。 直接将搅拌棒插入熔 融的金属中进行搅拌 连续搅拌 非连续搅拌
（1）
（2）
（3）
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（2）电磁搅动法 在半固态金属液中利用旋转电磁场产生感应电 流，从而在洛伦磁力的作用下金属液产生运动，金 属液被搅拌，这种方法称为电磁搅拌法。
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我国是当今世界上最大的镁生产国, 但大 部分镁作为原材料出口, 本国的需求量并不是 很大,这主要是由于我国在镁合金成形技术的 研究和应用方面,尤其是半固态成形技术与发 达国家还有很大差距。因此加强半固态成形 这种新技术研究, 具有广阔的应用前景。
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目前，AZ91D镁合金半固态加工技术的研 究工作主要集中在非枝晶组织合金的制备 方法、半固态等温过程中的组织演变。半 固态成形工艺及力学性能等方面。在今后 的研究工作中，半固态加工的基础理论及 工业应用成形技术仍有待加强。
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