铝合金半固态成形工艺的研究现状

A356铝合金半固态流变成形中的凝固行为及组织控制A356铝合金半固态流变成形中的凝固行为及组织控制摘要： A356铝合金是一种广泛应用于航空、汽车等领域的热处理铝合金，半固态流变成形是一种有效改善A356铝合金成形性能的技术。

本文通过研究A356铝合金半固态流变成形过程中的凝固行为及组织控制，旨在探索其对材料性能的影响，为铝合金半固态流变成形工艺的优化提供理论依据。

1. 引言随着工业技术的不断发展，高性能铝合金逐渐成为替代传统材料的理想选择。

A356铝合金作为一种常用的铝合金，具有优异的机械性能和耐腐蚀性能，在航空、汽车及其他工业领域被广泛应用。

然而，传统的铸造工艺制备A356铝合金存在着铸件缺陷、微观组织不均匀等问题，严重制约了其进一步发展。

半固态流变成形技术通过控制铝合金在半固态状态下的流变特性，可以有效改善铝合金的成形性能和材料的微观组织，成为铝合金加工的重要方法之一。

2. A356铝合金半固态流变成形的基本原理A356铝合金在半固态状态下的流变行为受到凝固行为的影响较大。

凝固是指熔融金属在冷却过程中由液态向固态转化的过程。

在半固态流变成形过程中，凝固过程会影响材料的流变性能和组织形成，因此对凝固行为的研究是研究A356铝合金半固态流变成形的重要前提。

3. A356铝合金半固态凝固行为的研究现状目前，对于A356铝合金半固态凝固行为的研究主要集中在以下几个方面：凝固曲线的测定与分析、凝固过程中的晶粒生长和凝固组织形成机制的研究、凝固活动能和凝固时间的计算等。

通过对凝固行为的研究，可以揭示铝合金在半固态状态下的变形行为，并为合理控制材料的组织形成提供理论基础。

4. A356铝合金半固态流变成形中的组织控制半固态流变成形过程中，通过合理控制A356铝合金的凝固行为，可以实现对材料组织的精确控制，进而影响材料的性能。

常见的组织控制方法包括凝固速率控制、液固相体积分数控制、添加剂控制等。

通过组织控制，可以调节材料的晶粒尺寸、相分布、亚稳相含量等，进而实现优化材料性能的目的。

凝固论文半固态加工技术研究现状及应用前景Research Situation and Application Prospect of Semi-solid Processing Technology课程：金属凝固理论半固态加工技术研究现状及应用前景Research Situation and Application Prospect of Semi-solid Processing Technology摘要：半固态金属成形技术具有高效、节能、近终形生产和成形件性能高等许多优点，是近年来金属加工技术研究的热点。

该工艺在钢铁及有色金属加工中都受到了相当的重视，关于这方面的专著、论文等也大量的涌现。

本文在众多的文献资料基础上通过作者的整合，思考将从半固态加工简介，基本原理，研究现状及应用前景四个方面进行阐述。

关键词：半固态加工；浆料制备；成形技术；数值模拟；应用前景Abstract: There are many advantages of semi-solid metal forming technology such as high efficiency, energy saving, and net-shaped processing. Thixo-formed products also have fine mechanical properties, it’s the hot topic of metal processing technology research in recent years. The process in iron and steel, non-ferrous metal processing is given great attention, a large number of monographs, papers about this aspect emerge very quickly. Based on lots of documentations, the author will discuss these aspects, introduction of semi-solid processing, basic principle, research situation and application prospect through her integration and thinking.Key Words: semi-solid processing; slurry making; forming technology; numerical simulation; application prospect.液体与固体是我们比较熟悉的两种物质存在形态，而液体与固体之间尚存在一种软物质，称为半固态物质或半固态金属，其流动时表现为粘塑性行为，结果产生永久变形。

铝合金半固态成形技术发展现状
修磊;张之荣;金飞翔
【期刊名称】《科技风》
【年(卷),期】2024()10
【摘要】铝合金半固态成形技术是一种新型的金属成形技术,广泛应用于航空、汽车、船舶、电子、建筑和机械等领域。

本文首先介绍了铝合金半固态成形技术的概念、分类和特点;其次,分别从成形方法、成形工艺、设备和模具等方面对其发展现状进行了阐述;最后,对其未来发展进行了展望。

【总页数】4页(P1-4)
【作者】修磊;张之荣;金飞翔
【作者单位】合肥学院先进制造工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】F764.3
【相关文献】
1.铝合金半固态成形工艺及力学性能的研究现状
2.A356铝合金半固态成形触变成形力的计算
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5.铸造ZL109铝合金和变形7050铝合金半固态成形过程组织演变的对比研究
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半固态成形利用金属材料在固液共存状态下所特有的流变特性进行成形的技术。

首先要制造含有一定体积比例的非枝晶固相的固液混合浆料，成形方法有流变成形和触变成形两种。

优点：1、在工艺方面：成型温度低，延长模具寿命（热冲击小）；节省能源；改善生产条件和环境。

2、在产品方面：铸件质量提高（减少气孔和凝固收缩）；减少加工余量；零件的尺寸和精度能达到近终形；扩大压铸合金的范围并可以发展金属复合材料。

所谓半固态加工是指金属在凝固过程中,对其施以剧烈的搅拌作用或扰动作用,得到一种液态金属母液,其中均匀悬浮着一定量的球状初生固相或退化的枝晶固相的固2液混合浆料(也称流变浆料) ,对这种浆料进行的加工成型的方法。

半固态成型包括半固态流变成型和半固态触变成型两类,前者是将制备好的半固态浆料直接用于成型,如压铸成型(称为半固态流变压铸成型) ;后者是对制备好的半固态坯料进行重新加热使其达到半熔融状态,然后进行成型,如挤压成型(称为半固态触变挤压)[1]。

1半固态金属成形的发展及现状（半固态成形铝合金材料研究）半固态金属(SSM)成形技术自DavidSpencer于1971年首次提出至今，已有30多年历史【2-5】。

综观整个历史过程，其发展可以分为实验研究、应用研究和工程化应用三个阶段。

从20世纪70年代初开始，实验研究工作大约延续了15年。

这一阶段的研究主要集中在探索具有流变性和触变性的有色金属合金半固态试样的组织特征与制备方法上。

主要成果包括：①揭示了流变性和触变性坯料的组织特征；②提出了枝晶组织向非枝晶组织转变的物理模型：③研究了搅拌速度、强度以及温度等工艺参数对非枝晶化过程的影响规律：④初步探讨了半固态微观组织与流变性能的关系；⑤测试了半固态合金流变性能，并建立了相关的数学模型。

上世纪80年代中期是半固态成形技术应用研究的迅速发展阶段，并且从早期的有色金属合金扩展到高熔点合金以及复合材料的半固态成形。

这期间，开发与研制了包括电磁搅拌在内的多种半固态制坯技术与连铸设备；利用计算机模拟技术揭示了半固态合金充型过程；深入细致研究了成形工艺对产品组织性能影响的规律。

1.引言我国的铸造业有着悠久的历史,随着铸造技术的发展以及对铸造品品质的更高要求, 传统的铸造方式表现出了在环保和轻量化等方面的不足, 这就要求我们采取更为先进的铸造技术。

为满足新的铸造要求, 半固态铸造应运而生, 并且因为其表现出来的更为高效、更加节能以及更高品质等特性, 得到了广泛的认可和关注。

1.1半固态加工的定义自从20世纪70年代初，美国麻省理工学院MC Flemings 教授及其领导的科研小组发现半固态金属的触变性能以来，现已成功地应用于多种有色金属及黑色金属。

半固态加工指在金属凝固过程中，把金属保持在固－液两相温度区间内，进行剧烈搅拌，将凝固过程中形成的枝晶打碎，然后直接进行流变铸造或先制备半固态铸造，后进行局部重熔和触变成形。

这样得到的产品具有一次相为球形颗粒的组织。

1980年，DOW 化学公司首创了镁合金半固态成形工艺，激发了该技术的研究热潮。

其基本原理是利用非枝晶半固态金属（Semi-Solid Metals，SSM）独有的流变性和搅熔性控制铸件的质量，典型的枝晶组织和非枝晶组织，如图1 [1]所示。

图1 典型的枝晶组织与非枝晶组织1.2 半固态加工工艺半固态加工工艺分两种：流变铸造和触变成形。

流变铸造（Rheocasting）是麻省理工学院的研究人员于1972年提出的一种制备方法，它是将液态金属一边搅拌一边冷却至固液两相共存区，而后将此半固态黏奖浆直接传送至冷室压铸机铸造成工件，亦称搅动铸造（Stir Casting），如图2所示。

由于半固态金属浆液的保存和输送不方便，该成形方法实际投入应用的较少。

触变铸造（Thixocasting），它是将经搅拌等工艺获得的具有非枝晶组织的半固态坯料冷却凝固后，制成所需要的尺寸，重新加热到半固态温度，然后进行压铸或挤压成形，如图2[1]所示。

由于半固态金属坯料的加热、输送很方便，并且成形过程容易控制，便于实现自动化，因此触变铸造是当今半固态铸造的主要工艺方式。

收稿日期:2000-10-30作者简介:蒋益民(1979 ),男,安徽无为人,硕士生,研究方向为过共晶铝硅合金半固态成形。

研究生论文专栏半固态金属成形技术现状与展望蒋益民, 蒋宗宇, 陈 刚(江苏理工大学材料科学与工程学院,江苏镇江 212013)摘 要:半固态金属成形技术具有许多优点,被专家们称为21世纪新兴的金属制造关键技术之一。

本文介绍了半固态金属成形的特点、坯料制备工艺、成形工艺、微观组织、数值模拟状况、国内外研究应用情况,并展望了半固态金属的前景和意义。

关键词:半固态金属;触变成形;微观组织;数值模拟中图分类号:T G249.9 文献标识码:A 文章编号:1004-6178(2001)01-0005-03Overview and prospect of Semi Solid Metal forming technologyJIANG Yi min, JIANG Zong y u, CHEN Gang(School of Materials Science and Engineer ing J iagsu U niver sity of Science and T echnology ,Zhenj iang J iangsu 212013,China)Abstract:T her e w er e many advantages in semi solid metal for ming technology.Specialist believed it would beco me the key metal manufacture technology in 21century.T his paper introduced the technolog y features o f semi solid metal forming,pro duction tech nigues of billets and figuration crafts,status of microstructures and numer ical simulation in semi solid metal forming.T he authors re view ed the internal and external research and industrial applications,t hen overview ed the prospect and significance of semi so lid metal in the future.Key Words:semi solid metal;thixoforming;micr ostructur es;numer ical simulation自1971年美国麻省理工学院(M IT )的D.B Spencer 和M.C Flemings 提出了金属半固态成形概念以来,半固态金属(SSM )[1-2]成形技术作为一种新型加工技术得到了国际上的普遍重视,成为材料学科的研究热点之一,部分国家已经进入了工业应用阶段。

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。

收稿日期:2004206228收到初稿,2004208203收到修订稿。

作者简介:冯鹏发(1972-),男,陕西凤翔人,博士生,主要从事轻合金加工技术研究。

电话:010*********,E 2mail :fpf02@mails 1tsinghua 1edu 1cn半固态合金流变成形技术的研究现状与发展冯鹏发,唐靖林,李双寿,曾大本(清华大学机械工程系,北京100084)摘要:系统总结了半固态合金流变成形技术的研究进展和工业应用现状。

按照半固态浆料的制备方法及制浆与成形之间的关系,分别介绍了机械搅拌式流变铸造、电磁搅拌式流变射铸、倾斜板浇注式流变铸造、液相线铸造(模锻)和Semi 2Solid Rheocasting (SS R TM )技术的成形原理、技术特点、设备结构和工业应用现状,分析了其发展前景。

关键词:流变成形;浆料制备;非枝晶半固态合金中图分类号:TG 24919　文献标识码:A 文章编号:100124977(2004)1220963205Progress and Prospect of Research and Application ofSemi 2Solid Alloy Rheoforming ProcessesFE NG Peng 2fa ,T ANG Jing 2lin ,LI Shuang 2shou ,ZE NG Da 2ben(Department of Mechanical Engineering ,Tsinghua University ,Beijing 100084,China )Abstract :The research progress and industrial application of the semi 2solid alloy rheocasting processes are comprehensively presented.According to the preparation methods of semi 2solid alloy slurry and their relations with the workpiece forming ,mechanical stirring rheomoulding processes (including the single 2screw rheomoulding ,the twin 2screw rheomoulding ,and several modified processes ),electromagnetic stirring rheocasting processes (including process of stirring in shot sleeve invented by Shibata ,and three modified processes ),process using a cooling slop e and its modification ,UBE New Rheocasting (UN 2RC ),liquidus casting/forging and Semi 2Solid Rheocasting (SSR T M )are respectively described in detail.And the fundamentals ,features ,equipments ,application and pro spects of the processes are evaluated.Keywords :rheoforming ;slurry preparation ;nondendritic semi 2solid allo y 半固态成形技术通常分为流变成形和触变成形两大类。

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。

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。

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。