半固态金属加工技术.

镁合金半固态压铸技术哎呀，说起这个镁合金半固态压铸技术啊，我可得好好跟你唠唠。

这玩意儿，听起来挺高大上的，其实呢，就是把镁合金这种轻飘飘的材料，通过一种特殊的压铸方法，做成各种形状的零件。

这技术，可真是个好东西，轻巧、结实，用在汽车、飞机上，那可是能减轻重量，提高燃油效率的。

记得有一次，我去参观了一个工厂，那里面就用了这种技术。

一进门，就看到一排排的机器，轰隆隆地响个不停。

我心想，这得是多复杂的工艺啊。

结果，你猜怎么着？其实这技术说起来也不难，就是把熔化的镁合金，冷却到半固态的状态，然后压铸成型。

我看着那些工人，他们操作着机器，把熔化的镁合金倒进模具里。

那镁合金，一开始是液体，亮晶晶的，像水一样流动。

但是，等它冷却到半固态，就变得有点像果冻，软软的，但又有一定的形状。

这时候，机器一压，嘿，那镁合金就乖乖地变成了想要的形状。

我还记得，那个工厂的师傅跟我说，这种技术的好处可多了。

首先，它做出来的零件，质量轻，强度高，用在汽车上，能减轻车重，提高燃油效率。

其次，这种压铸技术，生产效率高，成本也低，对环境的影响也小。

你看，这技术，既环保又经济，多好啊。

我在那工厂里转悠了半天，看着那些工人忙碌的身影，听着机器的轰鸣声，心里有种说不出的感慨。

这技术，虽然听起来复杂，但其实，它就是把简单的物理原理，用到了极致。

把熔化的金属，冷却，压铸，就成了我们生活中不可或缺的零件。

最后，我离开工厂的时候，回头望了望那些还在忙碌的机器，心里想，这镁合金半固态压铸技术，真是个了不起的发明。

它不仅让我们的生活更加便捷，还让我们的环境更加美好。

这技术，虽然不起眼，但却是现代工业的一颗璀璨明珠啊。

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。

铝合金半固态成形技术的应用及发展摘要：半固态成形技术是一种近终成形（Near-net-shape）的成形工艺。

本文阐述了铝合金半固态成形技术的应用概况及主要工艺方法，各种半固态成形工艺的应用及其优缺点，以及铝合金半固态成形技术的发展趋势。

关键词：铝合金；半固态；成形；0前言半固态加工技术主要应用于汽车零件制造方面，另外，在军事、航空、电子以及消费品等方面也进行了产品开发。

多数情况为铝、镁合金的半固态压铸、模锻以及注射成形。

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，然后直接进行流变铸造或制备半固态坯锭后，根据产品尺寸下料，再重新加热到半固态温度，然后进行成形加工。

金属半固态成形技术（Semi-solid metal forming，简称SSM）是在20世纪七十年代由美国麻省理工学院学者M.C.Flemings等人首次提出，该技术具有高效、优质、节能和近终成形等优点[1~3]，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。

1.半固态成形工艺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后，根据产品尺寸下料，再重新加热到半固态温度，然后进行成形加工，即触变成形（Thixoforming），后者在目前的生产条件下占主导地位。

通常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后一道工序，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。

半固态金属加工技术可分为半固态金属铸造法和锻造法。

1.1半固态铸造工艺半固态压铸工艺是目前半固态金属铸造成形的主要成形工艺。

●专题述评●半固态金属加工(SSP)分类及新发展罗守靖,杜之明(哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨150001)摘　要:半固态金属加工与固态加工、液态加工,同属金属加工一大领域。

由于半固态金属具有特殊属性,即加工温度低(与液态加工比)、变形抗力小(与固态加工比),为高效、低耗实现金属热精密成形提供了一种现实可能。

本文就半固态金属加工所涉及的工艺方法进行分类评述,以期推动其理论研究和工业应用,并获得长足的进展。

关键词:半固态金属;塑性加工;铸造加工中图分类号:T G306 文献编识码:A 文章编号:1001-3814(1999)05-0046-04Classification and New Development of Semi-solid Metal ProcessingLUO Sho u-jing,DU Zhi-ming(School of M ater ial science and E ngineering,H ar bin I nstitute of T echnology)Abstract:Semi-so lid metal pro cessing(SSP),solid meta l pr ocessing and liquid metal pr ocessing should belo ng t o the bro ad field of m etal pr ocessing.Due to the special pro per ties of semi-solid met al,lo w er pro cessing t emper atur e co m-par ed to that o f liquid met al and lo w er yield str ength compar ed to that of solid m etal,it pro vide a po ssibilit y for t he ther-mal precise fo rming of met al with hig h efficiency and low consumpt ion.T his paper r ev iew ed the cla ssificatio n of tech-no log ies co ncer ming semi-solid met al pro cessing in or der to pro mote the theor etical r esearch and the pr act ical application and make a subst ant ial pr og r ess in this field.Key words:semi-solid metal pr ocessing;plastic pro cessing;casting pr o cessing 金属材料,从固态向液态或从液态向固态的转换过程中,均经历着半固态阶段。

半固态金属锻造工艺3.1 概述自1971年美国麻省理工学院旳D.B.Spencer和M.C.Flemings发明了一种搅动锻造（stir cast）新工艺，即用旋转双桶机械搅拌法制备出Sr15% Pb流变浆料以来，半固态金属（SSM）锻造工艺技术经历了20余年旳研究与发展。

搅动锻造制备旳合金一般称为非枝晶组织合金或称部分凝固锻造合金（Partially Solidified Casting Alloys）。

由于采用该技术旳产品具有高质量、高性能和高合金化旳特点，因此具有强大旳生命力。

除军事装备上旳应用外，开始重要集中用于自动车旳核心部件上，例如，用于汽车轮毂，可提高性能、减轻重量、减少废品率。

此后，逐渐在其他领域获得应用，生产高性能和近净成形旳部件。

半固态金属锻造工艺旳成形机械也相继推出。

目前已研制生产出从600吨到吨旳半固态锻造用压铸机，成形件重量可达7kg以上。

目前，在美国和欧洲，该项工艺技术旳应用较为广泛。

半固态金属锻造工艺被觉得是21世纪最具发展前程旳近净成形和新材料制备技术之一。

3.2 工艺原理在一般锻造过程中，初晶以枝晶方式长大，当固相率达到0.2左右时，枝晶就形成持续网络骨架，失去宏观流动性。

如果在液态金属从液相到固相冷却过程中进行强烈搅拌，则使一般锻导致形时易于形成旳树枝晶网络骨架被打碎而保存分散旳颗粒状组织形态，悬浮于剩余液相中。

这种颗粒状非枝晶旳显微组织，在固相率达0.5-0.6时仍具有一定旳流变性，从而可运用常规旳成形工艺如压铸、挤压，模锻等实钞票属旳成形。

3.3 合金制备制备半固态合金旳措施诸多，除机械搅拌法外，近几年又开发了电磁搅拌法，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逼迫流动法、应变诱发熔化激活法（SIMA）、喷射沉积法（Spray）、控制合金浇注温度法等。

其中，电磁搅拌法、控制合金浇注温度法和SIMA法，是最具工业应用潜力旳措施。

3.3.1机械搅拌法机械搅拌是制备半固态合金最早使用旳措施。

半固态金属铸造工艺3.1概述3.2工艺原理在普通铸造过程中，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。

如果在液态金属从液相到固相冷却过程中进行强烈搅拌，则使普通铸造成形时易于形成的树枝晶网络骨架被打碎而保留分散的颗粒状组织形态，悬浮于剩余液相中。

这种颗粒状非枝晶的显微组织，在固相率达0.5-0.6时仍具有一定的流变性，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。

3.3合金制备）、控制3.3.1-铝合金和铝-3.3.219933.3.3SIMA3.3.4状组织。

该方法的特点是，不需要加入合金元素也无需搅拌。

V.Dobatkin等人提出了在液态金属中加细化剂，并进行超声处理后获得半固态铸锭的方法，称之为超声波处理法，如图1所示。

图1超声波处理法示意图3.4成形方法半固态合金成形方法很多，主要有：（1）流变铸造（Rheoforming,Rheocast）图2触变铸造工艺示意图1压铸合金2连续供给合金液3感应加热器4冷却器5流变铸锭6压射室7压铸模在金属液从液相到固相冷却过程中进行强烈搅动，在一定固相分数下，直接将所得到的半固态金属浆液压铸或挤压成形，见图2。

如R.Shibata等人曾将用电磁搅拌方法制备的半固态合金浆液直接送入压铸机射室中成形。

该方法生产的铝合金铸件的力学性能较挤压铸件高，与半固态触变铸件的性能相当。

问题是，半固态金属浆液的保存和输送难度较大，故实际投入应用的不多。

（2）触变铸造（Thixoforming,Thixocast）将已制备的非枝晶组织锭坯重新加热到固液两相区达到适宜粘度后，进行压铸或挤压成形，如图3所示。

图3触变铸造工艺示意图1坯料2软度指示计3坯料重新加热装置4压射室5压铸模美国的EOPCO、HPMCorp.、PrinceMachine、THTPresses以及瑞士的Buhler公司、意大利的IDRAUSA、ItalpresseofAmerica、加拿大的ProducerUSA、日本的ToshibaMachineCorp和UBEMachineryServices等均已能生产半固态铝合金触变成形专用设备。