半固态加工方法及特点_庄文玮
精确成型技术 第十三讲 半固态成形技术
合金制备方法 紊流效应法
紊流效应法和粉末法 研究开发之中，应用少。
半固态成形方法
➢流变成形 ➢触变成形
✓铸造成形 ✓锻造成形 ✓挤压成形 ✓轧制成形
流变触变成形工艺过程
成形方法
流变成形:利用经搅拌等工艺获得的近球 状晶半固态浆料，在保持其处于固液两 相区温度时直接进行成形。
➢ 流变压铸
➢ 流变锻造 ➢ 流变轧制
应变诱发熔化激活法
合金制备方法
合金制备方法
变形诱导熔化激活法 金属坯料纯净度高，生产效率较高。增 加了预变形工序，生产成本提高，且坯 料直径受到限制。是在实际备方法
倾斜体冷却法
合金制备方法
倾斜冷却体法 是一种从球形晶核形核和长大的热力学 和动力学条件着手（晶粒游离理论）的 浆料制备方法，装置简单，成本低、效 率高，占地面积小。搅拌和剪切作用弱。 特别适合于高熔点铁合金的半固态浆料 的制备。
《材料精确成形技术》 第十三讲
半固态成形技术
➢原理与工艺特点 ➢半固态合金制备方法 ➢半固态成形方法
技术的起源
1971年美国麻省理工学院的D.B.Spencer 和M.C.Flemings发明了一种搅动铸造 (stir cast)新工艺，用旋转双桶机械搅拌 法制备出Sn-15%Pb流变浆料。
工艺原理
工艺特点
➢ 生产成本低。成形温度低，近净成形节省能 源和节约金属；充型平稳、热负荷小，热疲 劳强度下降使模具寿命延长。
➢ 有利于制造金属基复合材料。利用半固态金 属的高粘度，使密度差大、固溶度小的金属 制成合金，可有效地使不同材料混合，制成 新的复合材料。
工艺特点
半固态合金制备方法
➢机械搅拌法 ➢电磁搅拌法 ➢应变诱发熔化激活法(SIMA) ➢喷射沉积法(Ospray)
《SiCp-ZL101复合材料半固态模锻制备及性能研究》范文
《SiCp-ZL101复合材料半固态模锻制备及性能研究》篇一SiCp-ZL101复合材料半固态模锻制备及性能研究一、引言随着科技的不断进步，新型复合材料的研究与开发已经成为当前材料科学领域的重要方向。
其中，SiCp/ZL101复合材料因其在强度、刚度及耐磨性方面的优越性能，广泛应用于汽车制造、航空航天及军事工业等多个领域。
然而，制备高效率、高性能的SiCp/ZL101复合材料，特别是在其成型过程中存在的难点与挑战仍然引人关注。
本论文针对SiCp/ZL101复合材料半固态模锻制备过程进行详细的研究，探讨其工艺优化和性能特点。
二、材料与制备方法（一）材料选择本实验选用的基体材料为ZL101铝合金，增强相为SiCp（硅碳颗粒）。
这种复合材料通过将SiCp颗粒均匀地分布在ZL101铝合金中，可以显著提高材料的力学性能和耐磨性。
（二）半固态模锻制备方法半固态模锻是一种新型的金属加工技术，其基本原理是在金属的半固态阶段进行模锻，使金属和增强相混合均匀，从而达到提高材料性能的目的。
在SiCp/ZL101复合材料的制备中，采用此技术能够获得致密度高、力学性能良好的复合材料。
三、制备过程与工艺优化（一）制备过程本实验的制备过程主要包括：合金熔炼、SiCp颗粒的加入、半固态处理和模锻成型等步骤。
在每个步骤中，都需要严格控制温度、时间等参数，以保证复合材料的性能。
（二）工艺优化针对半固态模锻过程中可能出现的缺陷和问题，我们进行了工艺优化。
首先，通过调整合金熔炼的温度和时间，使合金成分更加均匀；其次，通过优化SiCp颗粒的加入方式和时间，使颗粒在基体中分布更加均匀；最后，通过调整半固态处理的温度和时间，使模锻过程中的流动性更好，从而提高产品的致密度和力学性能。
四、性能研究（一）力学性能研究通过拉伸试验、硬度试验和冲击试验等方法，研究了SiCp/ZL101复合材料的力学性能。
实验结果表明，经过半固态模锻制备的复合材料具有较高的抗拉强度、硬度和冲击韧性。
半固态等温热处理
半固态等温热处理半固态等温热处理是一种重要的材料加工方法，被广泛应用于金属材料的制备和改性过程中。
它通过控制温度和时间，使材料在半固态状态下进行热处理，从而获得具有优异性能和特殊结构的材料。
半固态等温热处理的过程可以分为三个阶段：前处理、半固态处理和后处理。
首先，前处理包括材料的预处理和熔化。
在预处理阶段，材料会经历去除杂质、调整成分和结构等步骤，以确保后续处理的成功进行。
然后，在熔化阶段，材料会被加热到足够高的温度，使其完全熔化并形成均匀的液态体系。
接下来是半固态处理阶段，这是整个等温热处理过程的核心。
在这个阶段，材料会在一定温度范围内保持液态和固态的混合状态，即半固态状态。
在这个状态下，材料的微观结构会发生变化，形成具有高度有序性和均匀性的晶粒结构。
这种特殊的结构使得材料具有优异的力学性能、热稳定性和耐腐蚀性能。
最后是后处理阶段，主要包括冷却和固化。
在冷却过程中，材料会逐渐降温，使其从半固态状态转变为完全固态状态。
而在固化过程中，材料的结构会进一步稳定下来，并获得最终的宏观性能。
这个阶段的控制非常重要，因为它直接影响到材料的最终性能和形貌。
半固态等温热处理具有许多优点。
首先，它可以大幅度提高材料的力学性能，如强度、韧性和耐磨性。
其次，它可以改善材料的加工性能，使其更易于锻造、压铸和成型等工艺。
此外，半固态等温热处理还可以调控材料的显微组织，从而使其具有特殊的表面形貌和功能，如高温抗氧化、耐磨和耐腐蚀等。
半固态等温热处理是一种重要的材料加工方法，通过控制材料在半固态状态下的热处理过程，可以获得具有优异性能和特殊结构的材料。
它在金属材料的制备和改性过程中发挥着重要的作用，并为材料科学和工程领域的发展做出了巨大贡献。
半固态加工技术的发展及其研究现状
技术瓶颈与挑战
流变行为复杂
半固态加工过程中，材料的流变行为受多种因素影响，如温度、 应变速率等，导致加工过程难以控制。
界面问题
在半固态加工过程中，由于固液两相的存在，界面问题成为一大挑 战，如固液界面稳定性、颗粒分散等。
设备与工艺匹配
半固态加工需要特殊的设备和工艺，如何实现设备和工艺的匹配， 提高加工效率是亟待解决的问题。
未来发展前景与展望
拓展应用领域
随着半固态加工技术的不断成熟， 其应用领域将进一步拓展，如航 空航天、汽车、新能源等领域。
绿ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ可持续发展
半固态加工技术具有节能减排的潜 力，未来将在绿色可持续发展领域 发挥重要作用。
智能化与自动化
随着智能制造技术的发展，半固态 加工将实现智能化与自动化，提高 加工效率和产品质量。
01
02
03
汽车工业
研究半固态加工技术在汽 车零部件制造中的应用， 提高零部件的性能和轻量 化水平。
航空航天工业
探索半固态加工技术在航 空航天领域的应用，满足 高性能、轻质材料的需求。
电子产品
研究半固态加工技术在电 子产品外壳、连接器等制 造中的应用，实现产品的 小型化、轻薄化。
04 半固态加工技术的挑战与 前景
输标02入题
应用领域：航空航天业
01
03
优势特点：半固态加工技术能够控制零件的内部结构 和微观组织，提高零件的疲劳寿命和可靠性，满足航
空航天器的高性能要求。
04
技术应用：半固态加工技术用于制造航空航天器的关 键零部件，如发动机叶片、机翼结构件等。
成功应用的案例三
案例名称
医疗器械制造
应用领域
医疗器械制造业
机械搅拌形成ADC12半固态铝合金
第28卷第3期江西农业大学学报Vol .28,No .32006年6月Acta Agriculturae Universitatis J iangxiensis June,2006图1 实验装置Fig .1 Test installati on文章编号:1000-2286(2006)03-0481-02机械搅拌形成ADC12半固态铝合金庄文玮,王晓荣(东华理工学院,江西南昌330013)摘要:半固态加工技术是新的材料成形技术。
研究对ADC12铝合金用机械搅拌方法以获得半固态组织坯料。
关键词:半固态;机械搅拌;金相组织中图分类号:T U472.3 文献标识码:AFar mati on of ADC 12Se m i -Soli d Alu m i n u m Alloyby M echan i cal Sti rri n gZHUANG W en -wei,WANG Xiao -r ong(East China I nstitute of Technol ogy,Nanchang 330013,China ) Abstract:Se m i -s olid p r ocessing in a ne w material for mati on technique .This paper studies mechanical stirring of ADC12Se m i -s olid structure blank .Key words:se m i -s olid;mechanical stirring;metall ographic structure自20世纪70年代初美国麻省理工学院的Fle m ing 教授等开发出半固态加工技术以来,这种方法就以其所具有的独特优点和广泛应用前景得到迅速发展。
目前半固态金属成形主要集中在半固态合金的制备、枝晶演变机理、流变成形、触变成形,以及半固态合金充型过程的数值模拟等。
半固态成型技术
半固态成形技术及其应用【摘要】本文介绍了半固态成形技术的基本原理、技术优点，重点论述了搅拌、非搅拌浆料制备方法的优缺点及触变、流变、注射成形工艺的特点，并阐述了半固态成形技术工业化应用的现状和发展前景.【关键词】半固态成形技术原理浆料制备成形方法应用1前言20世纪70年代，美国麻省理工学院的Flemimgs提出了金属半固态成形技术(SSM)，就是金属在凝固过程中，进行剧烈搅拌，或控制固一液态温度区间，得到一种液态金属母液中均匀地悬浮着一定固相组分的固液混合浆料(固相组分甚至可高达60%)，这种半固态金属浆料具有流变特性，即半固态金属浆料具有很好的流动性，易于通过普通加工方法制成产品，采用这种即非完全液态，又非完全固态的金属浆料加工成形的方法，就称为半固态成形技术。
2半固态成形工艺的基本原理2.1半固态组织的形成机理2.1.1枝晶断裂机制在合金的凝固过程中，当结晶开始时晶核是以枝晶方式生长的。
在较低温度下结晶时，经搅拌的作用，晶粒之间将产生相互碰撞，由于剪切作用致使枝晶臂被打断，这些被打断的枝晶臂将促进形核，形成许多细小的晶粒。
随着温度的降低，这些小晶粒从蔷薇形结构将逐渐演化成更简单的球形结构。
2.1.2 枝晶熔断机制在剧烈的搅拌下，晶粒被卷入高温区后，较长的枝晶臂容易被热流熔断，这是由于枝晶臂根部的直径要比其它部分小一些，而且二次枝晶臂根部的溶质含量要比它表面稍微高一些，因此枝晶臂根部的熔点要低一些，所以搅拌引起的热扰动容易使枝晶臂根部发生熔断。
枝晶碎片在对流作用下，被带入熔体内部，作为新的长大核心而保存下来，晶粒逐渐转变为近球形。
2.1.3 晶粒漂移、混合—抑制机制在搅拌的作用下，熔体内将产生强烈的混合对流，凝固过程是就在激烈运动的条件下进行，因而是一种动态的凝固过程。
结晶过程是晶体的形核与长大的过程，强烈的对流使熔体温度均匀，在较短的时间内大部分熔体温度都降到凝固温度，再由于成分过冷，熔体中存有大量的有效形核质点，在适宜条件下能以非均匀形核的方式形成大量晶核，而混合对流引起的晶粒漂移又极大的增大了形核率。
《半固态加工》课件
随着智能化和自动化技术的不断发 展，未来半固态加工将更加智能化 和自动化，提高生产效率和降低成 本。
扩大应用范围
随着应用的不断深入，半固态加工 技术的应用范围将不断扩大，从中 小型零件向大型零件和复杂结构件 拓展。
绿色制造与可持续发展
随着环保意识的不断提高，未来半 固态加工将更加注重绿色制造和可 持续发展，减少对环境的影响。
CHAPTER 05
半固态加工实例
汽车零件的半固态加工
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
汽车发动机零件
如活塞、连杆等，通过半固态加工技术可以获得高强度、低孔隙 率、高耐磨性的零件。
汽车底盘和悬挂系统零件
如转向节、控制臂等，通过半固态加工技术可以获得复杂的几何形 状，提高零件的精度和性能。
汽车车身覆盖件
如引擎盖、车门等，通过半固态加工技术可以获得高表面质量、低 翘曲变形和薄壁的零件。
半固态加工过程中，温度和应变速率对金 属的凝固行为和组织演变具有重要影响， 需要精确控制。
加工过程中的热力学和动力学
加工设备的研发
半固态加工过程中涉及到的热力学和动力 学问题，如相变、固液界面行为等，需要 深入研究。
半固态加工技术的实现需要相应的加工设 备，设备的性能和稳定性对加工质量和效 率具有重要影响，需要加强研发。
进行加工成所需形状的技术。
触变成形技术具有加工精度高、 材料利用率高等优点，广泛应用
于精密铸造、锻造等领域。
触变成形技术需要解决的关键问 题包括半固态金属的触变机制、
触变过程中的传热和传质等。
半固态加工中的关键技术问题
半固态金属的制备
温度和应变速率的控制
制备高质量的半固态金属是实现半固态加 工的前提条件，需要解决的关键问题包括 原料选择、熔炼工艺、冷却速度等。
半固态A356铝合金坯料新制备工艺
合肥工业大学材料学 院 （ 安徽 ２ ００ ） 姜华海 ３０ ９
【 摘要 】 采用近液相线法结合新 ＳＭ Ｉ Ａ法复合工艺制备半 固态 Ａ ５ ３６铝合金坯料 ，研 究了浇注温度、
等径 角挤压 （ Ｃ Ｐ）和 半 固态处 理 温度 、 时间对 坯 料组 织 的影 响。结 果 表 明 ，适 当的工 艺参 数 可 以制备 出 ＥＡ 球 状初 生 ｏ Ａ 相 晶粒 的半 固态 Ａ ５ 【Ｉ 一 ３ ６铝合 金 坯料 ，其 中较合 理 的工 艺参 数 为 ：近液 相 线 浇 注 温度 为 ６ ０Ｃ， １￣ 半 固态保 温 温度为 ５ ０Ｃ，半 固态保 温时 间为 ２ ｍ ｎ ８￣ ０ ｉ。
要。尤其实现轻量化的同时不 降低 对材料强度和可靠性
的要求 ，促使设计者选用高强度铝合金 。这样 ，半 固态 成形技术 的发展就势在必 行了。另外 ，由于半 固态成彤 技术是一 门新兴的且跨力学 、传热学及 流体力学等多学 科的研究领域 ，受到的影响因素众多 ，尽管有关半 固态
（ ） 铣 削加 工 试 样 尺 寸 为 ９ ９ ｍ × ． ｍ × ０ ｍ， ２ ．ｍ ９９ ｍ ５ｍ
保 温 ，再 冷 却 到预 定 的浇 注 温 度 ，然 后 将 合 金 液 浇 注 到
１ｎ ０ｌ ｍ×１ｒ ０ ｍ×７ ｒ （ ×宽 ×高 ） 的 自制 金属模 具 ａ ０ｍ 长 ａ 巾。浇注 温度 分别 设定 ６ ０Ｃ、６ ０Ｃ、６ ０Ｃ、６ ５Ｃ、 ５￣ ３￣ ２￣ １ｏ
６ ０℃ 。 １
将其进行一道次等径角挤压 （ Ｃ Ｐ ，将每个坯 料分为 ＥＡ ）
三等份 ？
（ ）将 上步得 到的试样分别 加热到 ５ ０ 、５ ０ 、 ３ ６％ ８％ ６）℃，并分别保温 １ｍｉ、２ ｒ ｎ ０ ｉ ，将试样浸 【】 （ ０ ｎ ０ ｉ 、３ ｒｎ后 ａ ａ
半固态加工技术
半固态金属加工技术摘要: 半固态加工技术是一种新的材料成形技术。
作者综述了半固态金属的成形工艺、坯料制备工艺、微观组织、国内外研究应用情况, 展望了半固态金属加工技术的前景, 并提出了应对措施。
关键词: 半固态; 成形工艺; 浆料; 加工技术Abstract: Semi-solid metal forming is a new process for metal form ing.The forming process, block preparation, mi-crostructure and its internal and external application are described in the paper.The prospect of semi-solid metal forming is displayed.Key words: semi-solid; forming process; serous material; forming引言:半固态金属加工技术(semi- solid metal forming ), 简称SSM。
它是利用半固态金属相当低的剪切应力以及很好流动性的特点, 将这种既非完全液态, 又非固态的金属浆料加工成型的一种新型加工方法。
SSM应用范围广, 存在固液两相区的合金均可实现, 并能适用于铸造、挤压、锻压、焊接等多种加工工艺。
其充型平稳, 加工温度低, 凝固收缩小, 因而铸件尺寸精度高, 表面平整光滑, 铸件内部组织致密, 气孔、偏析等缺陷少, 晶粒细小, 力学性能高。
另外, 半固态合金流动应力低, 成形速度快, 由于成形温度低, 对模具的热冲击低, 因而铸模寿命大幅提高, 并且与普通铸造相比可节约能源。
因此, 半固态金属成形技术得到了国际上的普遍重视, 成为材科学科的研究热点。
一、半固态成形工艺半固态金属加工工艺的工艺路线通常有两条: 一条是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, 通常被称为流变成形(Rheocasting)。
半固态成形技术的工艺流程
半固态成形技术的工艺流程半固态成形技术（Semi-Solid Forming Technology）是一种将合金材料由液态逐渐转变为半固化状态进行成形的高效率制造技术。
下面我将详细介绍半固态成形技术的工艺流程。
半固态成形技术的工艺流程主要包括以下几个步骤：1. 材料准备：选择适合半固态成形的合金材料，通常是金属合金。
合金的主要成分、比例和杂质控制对成品的质量有重要影响。
合金材料经过预处理、熔炼、再结晶等工艺，制备成符合要求的原料。
2. 半固态化处理：原料合金通过加热，使其处于半固态状态。
半固态是指合金同时具有液相成分和固相成分，且两者之间呈现出部分固相悬浮的混合状态。
通过控制半固态化温度和时间，使合金材料达到理想的半固态状态。
3. 成型形式选择：根据产品的形状、尺寸和结构等要求，选择最适合的成型形式。
常用的成型形式有温锻、挤压、注射等。
挤压是其中最常用的成型形式，特点是简单、成本低、生产效率高。
4. 成型设备准备：根据选择的成型形式，准备相应的设备。
例如，在挤压成型中，需要准备好挤压机，根据产品的尺寸和结构确定模具的设计。
5. 成型过程：将半固态合金材料装填到成型模具中，然后施加压力进行成型。
成型过程中，合金材料由半固态状态逐渐变形为固态状态。
压力的大小、速度和时间等参数需要根据具体产品要求进行调控。
6. 去除模具和后处理：成型完成后，将产品从模具中取出，并进行必要的后处理。
后处理包括去除余温、切割、打磨、喷漆等工艺，以使产品满足要求的精度和表面质量。
7. 检测与质量控制：通过一系列的检测手段，对成品进行质量控制。
常用的检测方法包括尺寸测量、化学分析、金相显微镜观察等。
根据产品要求和行业标准，对成品进行合格与否的判定。
整个工艺流程中，原料准备、半固态化处理和成型过程是关键环节，因为这些环节直接影响到成品的质量和性能。
精确控制半固态化温度和时间，以及成型过程中的温度、压力和速度等参数，能够使成品达到精密度高、尺寸稳定、表面质量好的要求。
半固态电池制作工艺
半固态电池制作工艺
半固态电池是一种新型的电池，它采用半固态电解质，具有高能量密度、高安全性、高稳定性等优点，被广泛应用于电动汽车、储能系统等领域。
本文将介绍半固态电池的制作工艺。
首先，半固态电池的主要组成部分之一是正负极材料。
正极材料通常采用氧化物或磷酸盐等化合物，而负极材料则以金属或碳材料为主。
制备正负极材料需要进行化学合成或机械球磨等过程。
其次，半固态电解质是半固态电池的另一个关键组成部分。
半固态电解质通常由聚合物和离子液体组成。
制备过程包括溶解、混合、聚合等步骤。
最后，组装是半固态电池制作的最后一步。
将正负极材料与电解质分别涂覆在集流体上，然后将它们组装成电池。
组装过程需要控制温度、压力等因素，确保电池组装的质量和性能。
总之，半固态电池制作过程涉及多个步骤，需要综合考虑材料选择、工艺参数等因素，以确保电池的性能和质量。
- 1 -。
微弧氧化半固态压铸
微弧氧化半固态压铸微弧氧化半固态压铸是目前金属表面处理和加工领域中的一个先进技术，它是将微弧氧化和半固态压铸两种技术进行结合，并进一步优化和改进发展而来的。
微弧氧化是一种一般用于金属表面处理的特殊工艺，通常用于增强金属表面的防腐蚀和耐磨性。
它是在金属表面通过辅助电源的作用下，产生低电压高电流而使大量的氧化物形成，这些氧化物的硬度可以达到与宝石相当的级别。
微弧氧化的这种特殊工艺在航空航天、汽车、建筑、工业机械、电子、农业、医疗等领域都有广泛应用。
而半固态压铸则是一种新型的压力铸造技术，也被称为液态+固态混合压铸技术。
其特点是将半固态合金在较高的温度和较高的压力下，通过模具进行成型和冷却，从而得到具有高强度、高耐磨、高密度、高精度的铸造件。
与传统的锻造、挤压等压力加工技术相比，半固态压铸的制造周期更短、生产效率更高、生产成本更低、产品性能更稳定、工艺要求更容易实现，并且可以用于成批生产。
微弧氧化半固态压铸就是将微弧氧化工艺应用于半固态压铸工艺之上，使得压铸件表面产生了更多的氧化物，并且在半固态的状态下形成了一层更加紧密、硬度更高、耐磨性更强的保护层。
这种技术与传统的压铸技术相比，表面质量和性能都有所提高。
微弧氧化半固态压铸的优点主要包括：1. 压铸件的表面质量更高：由于微弧氧化与半固态压铸相结合，所以可以在压铸成型的同时形成更加紧密、均匀的保护层，杜绝了压铸件表面出现气泡、毛刺等情况。
2. 压铸件的性能更稳定：微弧氧化能够形成各种高硬度、低磨损、高耐腐蚀的氧化物，这些氧化物能够有效地提高压铸件的耐磨性、抗腐蚀性、热稳定性、强度等性能指标，并且这些性能指标具有很强的稳定性和可靠性。
3. 压铸效率更高：微弧氧化半固态压铸所需要的成型周期更短、生产效率更高，并且由于压铸件表面处理效果更好，所以可以降低后续处理的工艺难度和成本，有效降低整个生产成本。
总之，微弧氧化半固态压铸技术的应用，一定程度上影响了金属材料的表面处理技术和加工技术的发展方向。
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２．４
其他方法
制备半固态的方法还有： 液相线铸造法、 剪切冷却辊 法、 电磁脉冲法、 紊流管道法、 溅射沉积法等， 以上方法主 要在实验室应用。
２０ 世纪 ７０ 年代美 国 麻 省 理 工 学 院 Ｆｌｅｍｉｎｇ 教 授 开 发
出半固态 加 工 技 术 方 法 ， 它 是 将 普 通 铸 造 成 形 时 易 于 形 成 的树枝晶网络骨架 ， 在成型温度达到液固两相区时 ， 进行强 烈搅拌 ， 将其打碎而保留分散的颗粒状组织 ， 悬浮于剩余液 相中 ， 形成多晶核组织 ， 并且这种颗粒非枝晶的显微组织 ， 在 固相 率 达 ０．５－ ０．６ 时 仍 具 有 一 定 的 流 动 性 ， 从 而 可 利 用 常 规的成形工艺如压铸、 挤压、 模锻等实现金属的成形。
２．１
机械搅拌法
Ｆｌｅｍｉｎｇ 等人用一套由同心 带 齿 内 外 筒 组 成 的 搅 拌 装
置 （外筒旋转、 内 筒 静 止 ）， 成 功 地 制 备 了 锡 － 铅 合 金 半 固 态 浆料 ， 它是制备半固态合金最早使用的方法。 机 械 搅 拌 法 现 在 通 常 分 为 不 连 续 和 连 续 搅 拌 法，并 对 搅拌器进 行 了 改 进 ， 采 用 螺 旋 式 搅 拌 器 制 备 半 固 态 浆 料 。 改善了浆 料 的 搅 拌 效 果 ， 强 化 了 型 内 金 属 液 的 整 体 流 动 强 度 ， 并使金属液产生向下压力 ， 促进浇注 ， 提高半成品的力学 性能。但是机械搅拌时 ， 搅拌器与金属熔体直接接触 ， 因而 搅拌器的寿命低且易污染金属 ， 它主要用于实验室诱发熔化激活法是将常规铸造胚料经过预变形 ， 如挤压、 滚压等热加工预变形处理 ， 制成半成品棒料。这时 金属的显微组织具有强烈地拉长变形结构 ， 当再次被加热 到液固两相区等温一段时间 ， 被拉长的晶粒变成细小的颗
３ 67,89:
半 固 态 技 术 概 括 起 来 说 具 有 以 下 特 点 ：（ １ ） 充型平 稳、 无湍流和喷溅、 温度低而且释放了部分结晶潜热 ， 减轻 了对成形装置尤其是模具的热冲击 ， 使其寿命大幅提高。 晶粒细小、 力学性 （ ２ ） 成形零件表面光整 ； 内部组织致密、 能高 ； 凝固收缩小、 尺寸精度高、 对机械零件实现少或无切 削加工、 节约资源、 延长刀具寿命。 （ ３ ） 不直接处理液态金 属 ， 便于实现自动化 ， 改善了劳动条件。 （ ４ ） 节约能源。比 单 位 重 量 的 普 通 铝 合 金 铸 件 节 能 ３５％ 左 右 。（ ５ ） 与 固 态 金属相比， 半固态的流动应力显著降低， 因此半固态模锻 成形速度更高 ， 可以成形复杂零件。
２ *+,-./012345
制备半固态合金的方法很多 ， 有机械搅拌法、 电磁搅拌 法、 电磁脉冲加载法、 超声振动搅拌法、 外力作用下合金液 沿弯曲通道流动法、 应变诱发熔化激活法、 喷射沉积法、 控 制合金浇注温度法。其中电磁搅拌法、 应变诱发熔化激活 法时最具工业应用潜力的方法。
２７
４ ;<=
２００６ ２ ・
南方农机
半固态加工方法及特点
庄文玮 东华理工学院
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金 属 材 料 在 铸 造 成 形 过 程 中，要 经 过 加 热 熔 化 生 成 液 态 ， 充型后温度逐渐降低 ， 到液相线以下开始结晶。在普通 铸造过程 中 ， 初 晶 以 枝 晶 方 式 长 大 ， 当 固 相 率 达 到 ０．２ 左 右 时 ， 枝晶就形成连续网络骨架 ， 失去宏观流动性 ， 在中间形成 缩松、 缩孔等严重影响合金机械性能和加工性能的缺陷 ， 对 零件起到有害作用。 粒 ， 获得半固态组织。 该方法主要取决于较低温度的热加工和重熔两个阶 段 ， 如果在两者之间再加一个冷加工阶段 ， 效果就更好。 这 种方法制备的金属坯料纯净、 产量大 ， 但是生产成本高。
２．２
电磁搅拌法
电磁搅拌是利用旋转电磁场在金属液中产生感应电 流 ， 将析出的树枝晶破碎成颗粒状 ， 属于非接触式搅拌。因 此，金 属 液 纯 净 、 不卷入气体、 控制方便、 产 量 大，是 目 前 工 业应用的 主 要 方 法 之 一 。 其 缺 点 是 电 能 消 耗 量 大 ， 设 备 结 构复杂而且成本高。
半固态加工技术的工业应用已经取得很大进展 ， 但是 还 应 该 加 强 这 几 方 面 的 研 究 ： （１）基 础 技 术 研 究 ： 半 固 态 的 基本特征、 晶粒细化、 固相率及液固相区的温度控制技术。 高速搅拌 （ ２） 加 工 过 程 的 研 究 ： 半 固 态 状 态 保 持 及 输 送 、 技术、 半固态后的成型技术、 添加和混合成形技术。 （ ３） 综 合技术： 包括高性能材料制造技术的开发、 材料连续成型 技术的开发。（ ４ ） 扩大工业应用的范围。