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金属半固态成形一、引言金属半固态成形是一种新兴的金属成形技术，它是在半固态状态下对金属进行成形加工，具有高效、高精度、高质量等优点。
近年来，随着科技的不断进步和人们对产品质量的要求越来越高，金属半固态成形技术得到了广泛的应用和研究。
二、什么是金属半固态成形1.定义金属半固态成形是指在合适温度下，将金属材料加工到一定程度时，使其呈现出部分晶粒熔化和部分晶粒未熔化的状态。
这种状态被称为半固态状态。
在这个状态下进行成型加工可以得到具有优异性能的零件。
2.特点（1）高效：相比传统的铸造和锻造工艺，金属半固态成形具有更快的生产速度。
（2）高精度：由于采用了先进的数控技术和模具制造技术，使得加工精度更高。
（3）高质量：由于采用了先进的材料处理方法和模具制造技术，使得产品质量更高。
三、金属半固态成形的工艺流程1.原材料制备：将金属材料经过特殊处理，使其呈现出半固态状态。
2.模具设计：根据产品的形状和尺寸，设计出合适的模具。
3.加热处理：将金属材料加热到合适的温度，使其呈现出半固态状态。
4.成型加工：将半固态金属材料放入模具中进行成型加工。
5.冷却处理：将成型后的零件进行冷却处理，使其达到稳定状态。
6.后续加工：根据需要对零件进行后续加工和表面处理。
四、金属半固态成形的应用领域1.航空航天领域：由于航空航天领域对于零件质量和性能要求非常高，因此金属半固态成形技术在该领域得到了广泛应用。
例如飞机发动机叶片、涡轮叶片等高精度零部件都可以采用该技术进行生产。
2.汽车制造业：汽车制造业是金属半固态成形技术的另一个重要应用领域。
例如汽车发动机缸体、曲轴等高精度零部件都可以采用该技术进行生产。
3.医疗器械领域：金属半固态成形技术在医疗器械领域的应用也越来越广泛。
例如人工关节、牙科种植体等高精度零部件都可以采用该技术进行生产。
五、金属半固态成形的未来发展趋势1.智能化：随着科技的不断进步，金属半固态成形技术将更加智能化，通过计算机控制和自动化设备，使得生产效率更高、产品质量更稳定。
半固态金属成型技术概述70年代初，Flemings等研究者们发展了一种搅动铸造新工艺。
随后，此法被美国麻省技术研究院 (MIT) 定义为流变铸造、触变铸造或搅动铸造——即半固态金属成形技术 (SSM forming)。
在金属凝固过程中，进行强烈搅拌，使普通铸造易于形成的树枝晶网络被打碎，得到一种液态金属母液中均匀悬浮着一定颗粒状固相组分的固-液混合浆料，这种半固态金属具有某种流变特性，因而可易于用常规加工技术如压铸、挤压、模锻等实现成形。
采用这种既非液态、又非完全固态的金属浆料加工成形的方法，称为金属的半固态加工。
可见，与以往的金属成形方法相比，半固态金属成形技术就是集铸造、塑性加工等多专业学科于一体制造金属制品的又一独特领域，其特点主要表现在(1) 由于SSM本身具有均匀的细晶粒组织及特殊的流变特性，加之在压力下成形，使工件具有很高的综合力学性能；由于其成形温度比全液态成形温度低，不仅减少铸造缺陷，提高铸件质量，还可拓宽压铸合金的使用范围。
(2) 能够减轻成形件重量，实现金属制品的近净成形。
(3) 能够制造用常规铸造方法不可能制造的合金，例如某些金属基复合材料的制备。
因此，半固态金属成形技术以其诸多的优越性而被视为划时代的金属加工新工艺。
迄今，该技术经过近20年的研究与发展，在国外已进入工业应用阶段。
SSM国内外发展概况国外研究状况20世纪70年代初期，美国麻省理工学院的Flemings教授和David Spencer 博士提出了半固态加工技术，由于该技本采用了非枝晶半固态浆料，打破了传统的枝晶凝固模式，具有许多独特的优点，因此关于半固态金属成形的理论和技术研究引起各国研究者的高度重视，半固态加工的产品及应用也随之得到迅速的发展。
20世纪80年代后期以来，半固态加工技术已得到了各国科技工作者的普遍承认，目前已经针对这种技术开展了许多工艺实验和一些理论研究。
根据所研究的材料，可分为有色金属及其合金的低熔点材料半固态加工和钢铁材料等高熔点黑色金属材料半固态加工。
半固态镁合金成型用镁合金原材料半固态镁合金成型用镁合金原材料，这个听起来复杂的名词其实跟我们的生活息息相关。
想象一下，手里拿着一个轻巧的手机壳，还是一台炫酷的笔记本电脑，哎呀，那可都是镁合金的功劳！镁合金这种材料，虽然名字不算响亮，但在现代科技中可谓是“隐形英雄”。
它的特点就是轻、强、耐用，简直就是为现代制造业量身定制的。
你要知道，镁合金的密度可比铝还低，强度却高得多，简直让人想大喊一声“太牛了”。
先说说这个半固态成型的技术。
嘿，听起来像个高大上的名词，其实就是把镁合金加热到一种介于固态和液态之间的状态。
就像咱们在厨房里做饭，锅里的水刚开始冒泡，那种状态。
这时候，镁合金的流动性好，能很轻松地被模具塑形，想变成什么形状就变成什么形状，真是“随心所欲”啊！这个过程可大大提高了产品的成型精度，省去了不少后期加工的麻烦。
嘿，谁不想轻松一点呢？说到原材料，那可就有讲究了。
优质的镁合金原材料就像选菜一样，得挑得精挑细选。
纯度得高，杂质越少，成型出来的产品就越坚固。
想象一下，你吃的每一口食物，都是精挑细选的结果，好的原材料直接决定了你的餐桌上能端出什么。
就像镁合金一样，只有选对了原材料，才能让最终的产品在市场上脱颖而出，赢得消费者的青睐。
你知道吗？在生产过程中，温度的控制也是至关重要。
就像你煮饭时要掌握火候，太小了饭不熟，太大了锅就容易烧焦。
半固态成型同样讲究，温度稍微不对，可能就会出现气泡、裂纹，简直是大煞风景。
工人们就像厨房里的大厨，要时刻关注着温度，确保每一个环节都做到最好。
可别小看这些细节，往往正是这些微小的变化，决定了最终产品的质量。
除了这些，镁合金的应用场景也是五花八门。
无论是汽车、飞机，还是电子产品，镁合金都能找到它的位置。
在汽车制造中，镁合金不仅能减轻车身重量，还能提高燃油效率。
说白了，镁合金就像汽车的减肥药，吃了之后，车子轻快得像风一样，驾驶起来更顺畅。
谁不想在路上飞驰的时候，感受那种畅快淋漓的感觉呢？除了性能出色，镁合金在环保方面也是不容小觑。
7半固态注射成形7.1概述世界各国科研工作者在研究新的半固态金属成形工艺时，将塑料的注射成形原理，应用于半固态金属加工过程，形成半固态注射成形工艺。
注射成形工艺将半固态金属浆料的制备、输送和成形过程融为一体，是一种一步成形生产最终产品的新工艺，它较好地解决半固态成形过程中金属浆料的保存输送、成形控制困难等难题，为半固态金属成形技术的应用开辟新的前景，因此有的学者将注射成形技术看作是镁合金结构件生产的最好方法。
半固态注射成形技术首先由美国的DOW Chemical Co.公司于1988年开发成功。
1990年后，在密执安的Ann Arbor成立了独立的Thixomat Inc.，从事该项技术的商业性开发。
第二代设备于1991年10月投入使用。
而后英国的Z.Fan等人又发明了双螺旋注射成形机，扩大了注射成形设备的种类和应用范围，为半固态注射成形技术的应用开辟了更为广泛的前景。
7.2注射成形工艺路线及特点7.2.1注射成形工艺路线目前，镁合金在注射成形工艺中应用较多，其成形工艺过程可分为两种方式：一是直接把熔化的金属液而不是处理后的半固态浆液冷却至适宜的温度，并辅以一定的工艺条件压射进入型腔后成形；另一种工艺是将小块枝状晶合金送入螺旋推进系统，合金被加热推进、压射进入模具型腔后成形。
后者是本章需要进行详细讨论的方法。
7.2.2注射成形设备及工艺过程[1-3]图7-1则是注射成形机组的示意图。
注射成形机组，除注射成形主机外，还包括：1-加料机；2-模具温控机；3-脱模剂稀释和传送装置；4-真空机；5-脱模剂喷雾机和产品取出机械手。
图7-1镁合金注射成形辅助设备示意图(1)加料机：通常镁合金原料是装在圆筒内。
加料机将园筒内的镁屑送到成形机的原料漏斗内，也可以将原料集中在一个地方，分别向各台成形机送原料；(2)模具温控机：铝合金压铸成形时金属模具需用水冷却，而镁合金的凝固时间非常短，所以要在金属模具上加热以延长熔融镁合金的流动长度。
半固态压铸工艺（ Semi-Solid（Metal（Casting，简称SSM或SSMC）是一种介于传统铸造和锻造之间的先进金属成型技术。
它利用金属在半固态状态下的流变特性进行成型，结合了铸造和锻造的优点。
半固态压铸工艺过程主要包括以下几个步骤：
1.（金属熔炼：首先将金属原料加热至熔点，形成液态金属。
2.（半固态处理：将液态金属冷却至半固态，即部分凝固状态。
这一过程可以通过搅拌、振动或其他方法实现，目的是使金属在半固态时形成均匀的微观结构，包括细小的固态颗粒和液态金属相。
3.（半固态金属的预热：将半固态金属加热至适当的温度，以确保其具有良好的流动性和可塑性。
这一步骤对于保证成型质量至关重要。
4.（压铸成型：将预热后的半固态金属注入压铸模具中。
由于半固态金属的流动性好，可以在较低的压力下填充模具，减少成型缺陷。
5.（冷却与凝固：半固态金属在模具中冷却并凝固，形成所需的零件形状。
6.（脱模与后处理：冷却后的零件从模具中取出，进行必要的后处理，如去毛刺、热处理、表面处理等，以满足最终产品的性能要求。
半固态压铸工艺的优点包括：
提高材料利用率：由于半固态金属的流动性好，可以减少材料浪费，提高材料利用率。
减少成型缺陷：半固态金属的流动性和可塑性有助于减少成型过程中的缺陷，如气孔、缩孔等。
提高生产效率：半固态压铸工艺可以在较低的压力下成型，缩短了生产周期，提高了生产效率。
改善产品性能：半固态压铸工艺可以产生细小的晶粒结构，提高材料的力学性能和耐磨性。
半固态压铸工艺广泛应用于汽车、航空航天、电子和消费品等领域，用于生产各种复杂的金属零件。
