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２２０一竺翌翌奎兰坚璺————二竺～——————————————————，————————＿＿————一一——。
１，２试验方法将两种不同成形方法获得的试样经Ｔ６热处理．热处理温度４８５＂Ｃ，保温２ｈ。
之后用５０－－．８０＂Ｃ水冷却，然后在１７０＇Ｃ下时效６ｈ．将热处理前及热处理后的试样进行拉伸试验，试验设备为ＣＳＳ－４４２００型电子拉伸试验机，加载速度为５０Ｎ／ｓ．分别从热处理前及热处理后试样的相同部位取样，经抛光、腐蚀蚀后做成金相试样，在金相显微镜下观看组织变化情况．２试验结果及讨论２．１压铸件的显微组织２，１．１热处理前图ｌ为未经热处理的液态压铸与半固态压铸零件的显微组织．图ｌ液态压铸及半固态压铸零件的显微组织（ａ）液态压铸件；（ｂ）半固态压铸件Ｆｉｇ．＇Ｔｈｅｍｉｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｄｉｅｃａｓｔｉｎｇｓｂｙ（ａ）ｌｉｑｕｉｄｄｉｅｃａｓｔｉｎｇ；（ｂ）ｓｅｍｉ－ｓｏｌｉｄｄｉｅｃａｓｔｉｎｇ由图ｌ（ａ）可见，口一ＡＩ相在液态成形件基体中呈细小的树枝晶状，靠近表面部位的口一Ａｌ相细小，这是金属液在金属模内快速凝固的结果；中心部位的ａ—Ａｌ相较粗大．在液态成形件不同部位均有较多的微孔洞，最大孔洞尺寸约为５０弘ｍ，小的为１０～２０／ｘｍ，这些孔洞是液体金属高速充型时卷入气体而形成的．由图１（ｂ）可见，大部分ａ－Ａｌ相（图中白色部分）在半固态成形零件基体中呈近球状或非枝晶的节杆状，还有少部分与伊Ｓｉ相共晶（图中黑白相间部分）．半固态成形件的基体组织晶粒较大、分布较均匀，在共晶组织中存在着少数细小的１：／２－Ａ１相，它呈蔷薇状．半固态成形零件基体组织致密、孔洞较小，这是半固态充型时金属流动平稳，卷入的气体少．２．Ｉ．２热处理后图２为热处理后的液态与半固态压铸件的显微组织。
由图２（ａ）可见，经热处理后液态成形件基体组织有一定的变化，细小的口－舢树枝晶有聚集长大的倾向．这是由于细小的旷Ａｌ树枝晶是快速凝固的结果，因此是非稳定组织．在４８５＂Ｃ下热处理时，合金有缩小界面积以降低界面能的自发趋势，从而使细小的旷舢树枝晶合并长大．经热处理后液态压铸件基体组织中的孔洞明显变大，最大孔洞约为２００“ｍ，小的为３０－－－５０雎ｍ这些孔洞是热处理前基体组织中的微小孔洞经热处理后膨胀而形成的．由图２（ｂ）可见，热处理对半固态组织没有明显影响，颗粒状口－越相仍保持热处理前的球团状或非枝晶的节杆状，共晶组织形态没有变化．这是因为在４８５℃下热处理时，材料没有出现熔解，经热处理后半固态压铸件基体组织几乎没有孔洞，说明半固态金属成形件可以进行热处理，而液态成形件不适宜进行热处理．２．２铸件的力学性麓２．２．１热处理前不同成形工艺压铸态下铸件材料的抗拉强度及延伸率列于表２．由表２可知，经过半固态加工后铸件材料的最大抗拉强度巩与液态压铸件的相比提高了２．４８％，半固态压铸件的平均抗拉强度比液态压铸件的平均抗拉强提高了３．９％；半固态压铸试样的最大延伸率艿与液态铸件的相比提高了９１．５％，平均延伸率值提高了１６６．２％．第２卷第３期刘艳华。
金属材料的液态成型第一篇：金属材料的液态成型第一章金属材料的液态成形1.1概述金属的液态成型常称为铸造，铸造成形技术的历史悠久。
早在5000多年前，我们的祖先就能铸造红铜和青铜制品。
铸造是应用最广泛的金属液态成型工艺。
它是将液态金属浇注到铸型型腔中，待其冷却凝固后，获得一定形状的毛坯或零件的方法。
在机器设备中液态成型件所占比例很大，在机床、内燃机、矿山机械、重型机械中液态成型件占总重量的70%~90%；在汽车、拖拉机中占50%~70%；在农业机械中占40%~70%。
液态成型工艺能得到如此广泛的应用，是因为它具有如下的优点：（1）可制造出内腔、外形很复杂的毛坯。
如各种箱体、机床床身、汽缸体、缸盖等。
（2）工艺灵活性大，适应性广。
液态成型件的大小几乎不限，其重量可由几克到几百吨，其壁厚可由0.5mm到1m左右。
工业上凡能溶化成液态的金属材料均可用于液态成型。
对于塑性很差的铸铁，液态成型是生产其毛坯或零件的唯一的方法。
（3）液态成型件成本较低。
液态成型可直接利用废机件和切屑，设备费用较低。
同时，液态成型件加工余量小，节约金属。
但是，金属液态成型的工序多，且难以精确控制，使得铸件质量不够稳定。
与同种材料的锻件相比，因液态成型组织疏松、晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷。
其机械性能较低。
另外，劳动强度大，条件差。
近年来，随着液态成型新技术、新工艺、新设备、新材料的不断采用，使液态成型件的质量、尺寸精度、机械性能有了很大提高，劳动条件到底改善，使液态成型工艺的应用范围更加广阔。
液态材料铸造成形技术的优点：（1）适应性强，几乎适用于所有金属材料。
（2）铸件形状复杂，特别是具有复杂内腔的铸件，成形非常方便。
（3）铸件的大小不受限制，可以由几克重到上百吨。
（4）铸件的形状尺寸，组织性能稳定。
（5）铸造投资小、成本低，生产周期短。
液态材料铸造成形技术也存在着某些缺点：如铸件内部组织疏松，晶粒粗大，易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷；而外部易产生粘砂、夹砂、砂眼等缺陷。
第五节与液态成形相关的新工艺、新技术简介一、模具快速成形技术快速成形（Rapid Prototyping，简称RP）：利用材料堆积法制造实物产品的一项高新技术。
它能根据产品的三维模样数据，不借助其它工具设备，迅速而精确地制造出该产品，集中体现在计算机辅助设计、数控、激光加工、新材料开发等多学科、多技术的综合应用。
传统的零件制造过程往往需要车、钳、铣、刨、磨等多种机加工设备和各种工装、模具，成本高又费时间。
一个比较复杂的零件，其加工周期甚至以月计，很难适应低成本、高效率生产的要求。
快速成形技术是现代制造技术的一次重大变革。
（一）快速成形工艺快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成形机，将一层层的材料堆积成实体原型。
迄今为止，国内、外已开发成功了10多种成熟的快速成形工艺，其中比较常用的有以下几种：1．纸层叠法—薄形材料选择性切割（LOM法）计算机控制的CO２激光束按三维实体模样每个截面轮廓对薄形材料（如底面涂胶的卷状纸、或正在研制的金属薄形材料等）进行切割，逐步得到各个轮廓，并将其粘结快速形成原型。
用此法可以制作铸造母模或用于“失纸精密铸造”。
2．激光立体制模法—液态光敏树脂选择性固化（SLA法）液槽盛满液态光敏树脂，它在计算机控制的激光束照射下会很快固化形成一层轮廓，新固化的一层牢固地粘结在前一层上，如此重复直至成形完毕，即快速形成原型。
激光立体制模法可以用来制作消失模，在熔模精密铸造中替代蜡模。
3．烧结法—粉末材料选择性激光烧结（SLS法）粉末材料可以是塑料、蜡、陶瓷、金属或它们复合物的粉体、覆膜砂等。
粉末材料薄薄地铺一层在工作台上，按截面轮廓的信息，CO2激光束扫过之处，粉末烧结成一定厚度的实体片层，逐层扫描烧结最终形成快速原型。
用此法可以直接制作精铸蜡模、实型铸造用消失模、用陶瓷制作铸造型壳和型芯、用覆膜砂制作铸型、以及铸造用母模等。
4．熔化沉积法—丝状材料选择性熔覆（FDM法）加热喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息作X-Y平面运动和高度Ｚ方向的运动，塑料、石腊质等丝材由供丝机构送至喷头，在喷头中加热、熔化，然后选择性地涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层截面轮廓，层层叠加最终成为快速原型。
半固态成形是否能够提高材料的力学性能，为什么？半固态成形技术作为一种新的材料成形加工技术，在一定的应用范围内，能够提高材料的力学性能。
传统的金属成形技术一般在完全固态或完全液态下进行。
半固态成形对固液共存的半固态金属进行成形, 是一种新型的加工工艺, 制品显微组织细化, 缺陷和偏析减少, 机械性能提高。
与传统的液态成形和固态成形相比，半固态浆料由一定比例的固相、液相混合组成，且其中的固相为非枝晶态，因此，金属半固态成形技术具有剪切变稀和静置增稠的特性，铸件的致密性高、零件近终化（net-shape）成形、生产周期短、生产效率高和适用范围广等一系列的优点。
凝固中的金属材料经强力搅拌，将生成近球形或棒状晶组织，在半固态温度下，该组织具有很好的成形性，与全液态压铸相比，实现无湍流充填，降低了气体卷入的几率；型腔充填温度低，导致热冲击减弱和更短的加工周期；内部缺陷少，可随后进行热处理，导致制件后继性能的提高。
与固态模锻相比，成形力较小，耗能小，以较少的工序，实现较复杂结构件成形，且力学性能接近锻件水平。
半固态成形技术包括了流变成形和触变成形两大类，根据制浆工艺的不同，又大致分为：机械搅拌法、电磁搅拌法、应变诱发熔体激活法、超声波法、晶粒细化法、粉末冶金法、喷射沉积法、倾斜板法等。
各种办法各有所长，适合不同的合金。
例如液相线半连续铸造技术的发明，研究范围拓展到了7075、2618、ZL201、A13SilMg、ZLll2、ZLl16等为代表的各系铝合金，形成了成熟完整独特的半固态制浆与触变成形工艺技术体系，并试制了大量成形件，部分成形件已接近锻造性能，达到了国际先进水平。
其中，ZL201合金半固态成型件热处理后的抗拉强度超过420MPa，ZLll6合金半固态成型件热处理后的抗拉强度与伸长率同比铸造件分别提高了35％和300％以上。
对于某些合金而言，半固态成形技术比其他成形技术生产出的零件具有更好的力学性能，表1列出了半固态与低压铸造成形的合金轮毂特性比较。
半固态加工技术，一种基于新型液态金属的先进加工方法，近年来在制造业中受到了广泛的关注。
该技术不仅革新了传统加工方式，还在很大程度上提升了加工效率和质量。
首先，半固态加工技术的基础是液态金属。
这种新型液态金属在常温下表现出类似固态的物理特性，如高强度、易成型，同时又具有液体的流动性。
这种特性使得它能够在保持一定流动性的同时，实现像固态一样的成型和加工。
这为制造业提供了一种全新的材料加工方式。
在半固态加工技术中，这种液态金属被用作模具和工具，通过挤压、压制、注射等手段，制造出各种形状和尺寸的产品。
相比于传统的加工方法，这种技术具有许多优势。
首先，由于半固态金属的高强度和高流动性，产品在加工过程中能保持更高的精度和稳定性，大大减少了废品率。
其次，半固态金属的快速凝固特性，使得它可以实现快速冷却和固化，极大地提高了生产效率。
最后，由于其独特的物理特性，半固态金属可以更容易地实现自动化生产，降低了对人工的依赖。
然而，尽管半固态加工技术具有许多优点，但它并不是无懈可击的。
在实际应用中，如何控制液态金属的流动性和凝固速度，如何保证产品的质量和精度，都是需要解决的问题。
这就需要我们进一步研究和探索半固态金属的物理和化学特性，以及如何利用这些特性来优化加工过程。
总的来说，半固态加工技术是一种具有巨大潜力的新型加工技术。
它以液态金属为基础，通过改变金属的物理和化学特性，实现了更高的加工精度和效率。
然而，这项技术还有许多需要解决的问题和挑战。
只有通过不断的研究和探索，我们才能更好地利用这种技术，推动制造业的发展。
第四章金属的液态成形与半固态成形第一节液态成形一．特点1．把金属变为变形阻力小的液态金属，浇入铸型后，一次制作出所需形状的铸件。
故适应性强，工艺灵活性大，几乎所有的工程材料都可以用液态成形。
2．成形件精度高。
3．成本低廉。
4．零件力学性能差，常存有缺陷，组织疏松、晶粒粗大、质量不稳定，生产过程劳动强度大、条件差、生产率低。
二．发展史三．液态成形合金性能液态成形过程合金要发生一系列物理、化学变化，并对铸件的质量性能产生极大影响，故液态成形合金必须具有合适的性能要求。
（一）合金的充型性能作为最基本要求,液态金属要能充满铸型型腔，获得形状完整，轮廓清晰的健全铸件，并防止铸件产生浇不足，冷隔等缺陷。
影响合金充型能力的因素有：1、合金的流动性：作为合金本身性能，它与合金成分、温度、杂质含量及物理性能有关；2、浇注条件：其中包括浇注温度、充型压力与浇注系统的结构。
决定性影响的因素是温度。
在一定范围内，随着温度提高，合金的粘度减少，充型能力提高。
但超过某界限后，合金液氧化、吸气严重，易产生缩松、气孔等缺陷。
提高充型压力（增大静压头高度，压铸）可提高充型能力。
浇铸系统结构较复杂（如蛇形浇道）,流动阻力增加，相同静压条件下，充型能力小。
3、铸型性质及结构铸型从合金中吸收及储存热性能的能力称蓄热能力。
材料的导热率、比热越大，它也越大。
大的蓄热能力使合金的充型能力变差，预热铸型,降低合金液与铸型温差，减缓合金液冷却速度，能提高合金的充型能力。
加强铸型结构的排气，能减少铸型的发气，提高充型效果。
铸型结构不合理，如壁厚太小，急剧变化，过大的水平面等结构能产生较大流动阻力，充型能力大大受影响。
（二）合金的收缩，铸件缩孔、缩松特征1、液态合金在冷却凝固过程中，体积、尺寸均缩小的现象称为收缩，是产生缩孔（松）、变形、裂缝的原因。
有体收缩和线收缩两种，发生在液态收缩和凝固收缩的体收缩是缩孔、缩松形成的主要原因。
固态收缩表现为铸件外形尺寸的线收缩，是产生铸造应力、变形、裂缝的主要原因。
4 金属半固态加工4.1概述4.1.1半固态加工的概念与特点4.1.1.1半固态加工的概念传统的金属成形主要分为两类：一类是金属的液态成形，如铸造、液态模锻、液态轧制、连铸等；另一类是金属的固态成形，如轧制、拉拔、挤压、锻造、冲压等。
在20世纪70年代美国麻省理工学院的Flemimgs教授等提出了一种金属成形的新方法，即半固态加工技术。
金属半固态加工就是在金属凝固过程中，对其施以剧烈的搅拌作用，充分破碎树枝状的初生固相，得到一种液态金属母液中均匀地悬浮着一定球状初生固相的固-液混合浆料(固相组分一般为50％左右)，即流变浆料，利用这种流变浆料直接进行成形加工的方法称之为半固态金属的流变成形(rheoforming)；如果将流变浆料凝固成锭，接需要将此金属锭切成一定大小，然后重新加热(即坯料的二次加热)至金属的半固态温度区，这时的金属锭一般称为半固态金属坯料。
利用金属的半固态坯料进行成形加工，这种方法称之为触变成形(thixoforming)。
半固态金属的上述两种成形方法合称为金属的半固态成形或半固态加工(semi-solid forming or processing of metals)，目前在国际上，通常将半固态加工简称为SSM(semi-solid metallurgy)。
就金属材料而言，半固态是其从液态向固态转变或从固态向液态转变的中间阶段，特别对于结晶温度区间宽的合金，半固态阶段较长。
金属材料在液态、固态和半固态三个阶段均呈现出明显不同的物理特性，利用这些特性，产生了凝固加工、塑性加工和半固态加工等多种金属热加工成形方法。
凝固加工利用液态金属的良好流动性，以完成成形过程中的充填、补缩直至凝固结束。
其发展趋势是采用机械压力替代重力充填，从而改善成形件内部质量和尺寸精度．但从凝固机理角度看，凝固加工要想完全消除成形件内部缺陷是极其困难的，甚至是不可能的。
塑性加工利用固态金属在高温下呈现的良好塑性流动性，以完成成形过程中的形变和组织转变。
