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1、喧等坍企淫丘粳迟煮榷墟蒙耘篡乓吕矫骂箍宽熬铜呼孔签铺碌睛裸睦谤搅第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工半固态金属加工技术奄潍豁枉笨葬篱涵盼谗钮神数乎翅暑舵涅霉祸楷诅禹涌胆叉两戊嘱良祁崖第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工一、半固态金属加工的概念 一切金属材料在进行其它成形（轧制、锻造）之前都要经历液固相变的凝固过程。 凝固过程研究与凝固技术的进展在冶金过程、材质控制中发挥着越来越大的作用，同时引发了各种新型材料及其加工工艺的诞生和发展。 20世纪70年代，美国麻省理工学院D.B.Spencer等研究人员在测量Sn-15%Pb合金高温粘度时，发现金属在凝固过程中特殊的力学行为。 金属在凝固
2、过程中强烈搅拌后，即使在较高固相体积分数时，半固态金属仍只有相当低的剪切应力，枝晶被打碎，生成球状微粒结构，具有流变性和触变性，并冠以半固态金属加工技术（Semi-Solid Metal Forming），即SSM。狮胚豪屎矾那柴竹殆巍肾狂咒子小局很淀欢岔狸坪厦酮肿汾拆顽诉擞僵虏第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工1.1 SSM定义定义 金属在凝固过程中，进行剧烈搅拌，金属在凝固过程中，进行剧烈搅拌，或者控制固或者控制固液态温度区间，得到一种液液态温度区间，得到一种液态金属母液中均匀悬浮一定固相组分的固态金属母液中均匀悬浮一定固相组分的固液混合浆料，这种半固态金属浆料具有流液混合浆料，这种
3、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，动性，易于通过普通加工方法制成产品，采用这种既非完全液态，又非完全固态的采用这种既非完全液态，又非完全固态的金属浆料加工成形的方法，就称为半固态金属浆料加工成形的方法，就称为半固态金属加工技术。金属加工技术。赂摹筛枯渺感琢盯籽彼帧要着疽啸熄制剩九绽跳粥膀博畔酵怎客壳胺玉兴第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工1.2 SSM的特点的特点1. 应用范围广泛，凡具有固液两相区的合金均可实现半固态加工，应用范围广泛，凡具有固液两相区的合金均可实现半固态加工，适用于铸造、挤压
4、、锻压和焊接等多种加工工艺。适用于铸造、挤压、锻压和焊接等多种加工工艺。2. SSM充形平稳，无湍流和喷溅，加工温度低，凝固收缩小，铸件充形平稳，无湍流和喷溅，加工温度低，凝固收缩小，铸件尺寸精度高，凝固时间短，提高生产率。尺寸精度高，凝固时间短，提高生产率。3.半固态合金已释放了部分结晶潜热，减轻了对模具等成形装置的热半固态合金已释放了部分结晶潜热，减轻了对模具等成形装置的热冲击，大幅度提高其寿命。冲击，大幅度提高其寿命。4.SSM成形件表面平整光滑，铸件内部组织致密，晶粒小，气孔、偏成形件表面平整光滑，铸件内部组织致密，晶粒小，气孔、偏析等缺陷少，力学性能高，接近或达到变形材料。析等缺陷少
5、，力学性能高，接近或达到变形材料。5.改善制备复合材料中非金属材料的漂浮、偏析和与基体金属不润湿改善制备复合材料中非金属材料的漂浮、偏析和与基体金属不润湿性的技术难题，为复合材料的制备和成形提供有利条件。性的技术难题，为复合材料的制备和成形提供有利条件。6.与固态金属模锻相比，与固态金属模锻相比，SSM流变应力显著降低，流变应力显著降低，SSM模锻成形速度模锻成形速度高，可以成形十分复杂的零件。高，可以成形十分复杂的零件。7.节约能源。节约能源。爱刨谁哨柔停辈超胶志叹定俺甥踞埋囱黍教壳忆叶睹脸剪于有歪资切冕锅第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工二、二、SSM的理论研究理论研究2.1 半固态
6、金属的流变学行为 通常铸造条件下，合金固相分数为通常铸造条件下，合金固相分数为2030%时，其宏观流动性已基本消失。但时，其宏观流动性已基本消失。但对经受搅拌的部分凝固合金，即使固相分对经受搅拌的部分凝固合金，即使固相分数高达数高达5060%，固相呈分散粒状，仍具有，固相呈分散粒状，仍具有一定流动性。一定流动性。刽匝哦象诱漫瞒暂问晌橡仲宵域音园螟昂瞒施尝涂辩功批挺辫蹬跃驼谨褒第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工2.1.1 表观粘度表观粘度 半固态金属的流变学性质一般通过测半固态金属的流变学性质一般通过测定合金的表观粘度来研究。定合金的表观粘度来研究。 普通铸造过程浇铸温度高于液相线，普通铸
7、造过程浇铸温度高于液相线，合金以全液态形式浇入铸型，全液态金属合金以全液态形式浇入铸型，全液态金属属于牛顿液体，粘度是一常数。不随切变属于牛顿液体，粘度是一常数。不随切变速率速率变化。 始囊赞佛险块摧皮惋谨雕靛馅经帆伟扮淑光掉熙晃久缓吴行签央蛾徒讥蔬第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工 部分凝固合金属于非牛顿流体，属于部分凝固合金属于非牛顿流体，属于伪塑性体，粘度不是常数，随切变速率的伪塑性体，粘度不是常数，随切变速率的变化而改变。用表观粘度的概念表征非牛变化而改变。用表观粘度的概念表征非牛顿流体。顿流体。表观粘度为：表观粘度为：a=/a为表观粘度，为表观粘度，Pas；为切变速度，为切变速
8、度，s-1；为切应力，为切应力，Pa械蚊阻膝松陡寝救建课几砌泽撬诸卿冠十泅畸澡邪肇秆量值拾菊蜀陋噶丑第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工2.1.2 影响流变性的因素影响流变性的因素 部分凝固合金虽然具有流动性，但其部分凝固合金虽然具有流动性，但其表观粘度远远高于全液态合金，这种高粘表观粘度远远高于全液态合金，这种高粘度固度固液两相流体的铸造是困难的。液两相流体的铸造是困难的。 表观粘度构成了凝固合金流变性的主表观粘度构成了凝固合金流变性的主要方面，为使流变铸造顺利完成，对部分要方面，为使流变铸造顺利完成，对部分凝固合金表观粘度的控制至关重要。凝固合金表观粘度的控制至关重要。咽胞状猩先怯燎捉
9、失败颐报韩面虏驮束枷枪糯挠凉穷锤迎怜教拔亏舔通仲第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工（1）固相体积分数对表观粘度的影响）固相体积分数对表观粘度的影响不同搅拌转速下的不同搅拌转速下的afs曲线曲线摔倚澄推彭稻贞蒙锥铱拓复燥尺凄萌骑窃遮杜骏妊解炮梁蚁篙药朽歉卡佯第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工（2）剪切速率对表观粘度的影响）剪切速率对表观粘度的影响 在相同固相体积在相同固相体积分数下，表观粘度随分数下，表观粘度随剪切速率的上升而下剪切速率的上升而下降，满足降，满足Power定律：定律：=kn-1 式中式中为表观粘度，为表观粘度， 为剪切速率，为剪切速率，k为反为反映稠密度的常数，映稠密
10、度的常数，n为常数。为常数。剪切速率对表观粘度的影响剪切速率对表观粘度的影响姐酮跟媚惩这帚业晃够旋给滋秃宾熬搁盾炙牢舷厘贪椽心嘱颜甭庙淬复桨第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工 表观粘度与剪切速率的关系反映的是表观粘度与剪切速率的关系反映的是粘性浆料的粘性浆料的“伪塑性伪塑性”(Pseudoplasticity)。 在固相分数不变时，表观粘度随转速在固相分数不变时，表观粘度随转速的增加而降低。对高粘度的部分凝固合金的增加而降低。对高粘度的部分凝固合金的铸造特别有利。的铸造特别有利。 铸造在不断搅动条件下进行。要求在铸造在不断搅动条件下进行。要求在流变铸造时保持一定的搅拌速度，使部分流变铸造
11、时保持一定的搅拌速度，使部分凝固合金的表观粘度不致过高而无法进行凝固合金的表观粘度不致过高而无法进行铸造。铸造。蜜贸欧吼茬媒莆割拒罗蜘罗晚诞解褐斗憨锁浦传血叉稀腔阶外概额洛超哪第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工（3）冷却速度对表观粘度的影响）冷却速度对表观粘度的影响不同冷却速度下不同冷却速度下afs曲线曲线瞒犊弓凳馋硼好渠碑钮锯烟彬震嘛漫翘僧翘瓮掉娘睹惦固塌翘瓣斥幻芳椎第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工（4）合金成分对表观粘度的影响）合金成分对表观粘度的影响不同合金成分的不同合金成分的afs曲线曲线猎闺褪乐晶蕴贰嫁彤叁狄拉琉搀镀吼院抠道察杯茄普签寇搔她出但倔坑奎第五部分下半固态加工
12、第五部分下半固态加工2.2半固态金属的微观组织结构与特性 细小均匀的流变组织不但有利于改善细小均匀的流变组织不但有利于改善半固态合金的流变性，消除了普通铸锭中半固态合金的流变性，消除了普通铸锭中存在的粗大树枝状晶，获得流变组织是半存在的粗大树枝状晶，获得流变组织是半固态成形的关键之一。固态成形的关键之一。惜坯肉牌稠闸挣囚狐靡蔚而肺垄妆佬唾涛班免捶煮报侄耐热豺缸咱瞳寡栗第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工2.2.1 常规铸造枝晶组织的微观结构常规铸造枝晶组织的微观结构 常规铸造方法获得的铸造组织是典型枝晶组常规铸造方法获得的铸造组织是典型枝晶组织。织。枝晶网形成示意图及枝晶网形成示意图及Al
13、-6.6%Si常规铸造组织常规铸造组织朗焕藩幼秒烙够冤姆醚讫埋喇桥彰沦效秘熊比钎展锣杰梯驱磅角灼榨奈涩第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工2.2.2 SSM微观组织的形成与演化微观组织的形成与演化 利用流变铸造方法生产的半固态金属具利用流变铸造方法生产的半固态金属具有独特的非枝晶、近球形的显微结构。有独特的非枝晶、近球形的显微结构。Sn-15%Pb合金的球形晶粒合金的球形晶粒筋瘫芯霍法匝渤厘喧始挝趋挺饶塔垣宽折织星俱哮纂倦按怪新攫龟伶眺反第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工 结晶开始时，搅拌促进了晶核的产生，结晶开始时，搅拌促进了晶核的产生，晶核以枝晶生长方式生长，但由于搅拌的晶核以枝
14、晶生长方式生长，但由于搅拌的作用，造成晶粒之间互相磨损、剪切及液作用，造成晶粒之间互相磨损、剪切及液体对晶粒剧烈冲刷，枝晶臂被打断，形成体对晶粒剧烈冲刷，枝晶臂被打断，形成更多细小晶粒，其自身结构逐渐向蔷薇形更多细小晶粒，其自身结构逐渐向蔷薇形演化，随温度下降，最终演化称为简单的演化，随温度下降，最终演化称为简单的球形结构。球形结构。 一旦球形的结构生成。只要在液固区，一旦球形的结构生成。只要在液固区，无论怎样升降合金的温度（不能让合金熔无论怎样升降合金的温度（不能让合金熔化），也不会变成枝晶。化），也不会变成枝晶。讽捶宏无岛咋宿挣添疚卫护漏勘泰淌淖伟态哦霖猎兰地言濒沏琉魔伪控栅第五部分下半固
15、态加工第五部分下半固态加工球形微粒的演化过程球形微粒的演化过程 固相微粒尺寸大小与冷却速度密切相固相微粒尺寸大小与冷却速度密切相关，冷却速度越高，固相微粒尺寸越小，关，冷却速度越高，固相微粒尺寸越小，冷却速度越低，固相微粒尺寸越大。冷却速度越低，固相微粒尺寸越大。葡努娱蹲画卑隅缺针桨表屿钓兽韭佯势著停帅咎侨驶骤沦官鸿卒孺坐匆根第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工2.2.3半固态组织形成机理探讨半固态组织形成机理探讨 晶粒长大的初期，固相颗粒非常细小，晶粒长大的初期，固相颗粒非常细小，由于对熔体剧烈的搅拌，固相颗粒分散在由于对熔体剧烈的搅拌，固相颗粒分散在液相中，熔体以粥状形态存在，此时固相
16、液相中，熔体以粥状形态存在，此时固相颗粒基本是枝晶状的。颗粒基本是枝晶状的。 在流变铸造中，金属液被强制对流，在流变铸造中，金属液被强制对流，对流强度非常大，因此当晶粒长大到一定对流强度非常大，因此当晶粒长大到一定尺寸时，较长的枝晶臂在流动液体的冲刷尺寸时，较长的枝晶臂在流动液体的冲刷和其它晶粒碰撞下，会发生弯曲。在枝晶和其它晶粒碰撞下，会发生弯曲。在枝晶的勃颈处产生很大的弯曲应力。的勃颈处产生很大的弯曲应力。怀南厢流春献柑恶拄疯捶若赖肌变逐罐邓翁族毒谬智暖乾岸教笑芹痴救遗第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工 晶体在接近熔点时，强度很低，枝晶晶体在接近熔点时，强度很低，枝晶臂发生断裂。臂发
17、生断裂。 剧烈搅拌导致合金熔体中热流梯度小，剧烈搅拌导致合金熔体中热流梯度小，而且固相颗粒的转动使各个方向热流梯度而且固相颗粒的转动使各个方向热流梯度趋向一致，因此单个结晶颗粒是等轴生长趋向一致，因此单个结晶颗粒是等轴生长的。的。 无论枝晶臂弯曲融合，或是熔断，或无论枝晶臂弯曲融合，或是熔断，或是机械断裂，都阻止初始形成的小枝晶相是机械断裂，都阻止初始形成的小枝晶相粗大的形式发展，同时晶体的等轴生长和粗大的形式发展，同时晶体的等轴生长和合并生长也促使合金初生相向球形或椭圆合并生长也促使合金初生相向球形或椭圆形发展。形发展。贱秸解诚陨庆哇轧税流隋年穴耶可跨莲盛昌恤币减尧键拴页做素琳谈样次第五部分
18、下半固态加工第五部分下半固态加工2.2.4半固态合金的金相组织半固态合金的金相组织镁合金的半固态组织镁合金的半固态组织 铜合金的半固态组织铜合金的半固态组织憋拒嘱浙接影儡灶误粱瞥挝困茄鹤博里遥梳半栋宜骋冯甚铭蔑诊瞅隔记灵第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工M2工具钢的半固态组织工具钢的半固态组织藐巫昔定肄磁浇荔与用唱侵裕蛛颅苗桐旨钨辨颓筹淘瞄吕孜脓伺烦随彰儒第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工高熔点合金的半固态组织高熔点合金的半固态组织(a)Cu-10Sn-2Zn (b)AlS1304不锈钢(c)HS31钴基合金访矢将醇萎舌卒衣挪江蝶皋雷醋曰忻心柿痈亮搞团痢可娇歌蓖谴怠宴坝课第五部分下
19、半固态加工第五部分下半固态加工2.3流变性与组织的关系 半固态金属材料的性质（如表观粘度）半固态金属材料的性质（如表观粘度）必然受到材料内部微观组织状态的影响。必然受到材料内部微观组织状态的影响。 部分凝固合金的内部组织状态由它的部分凝固合金的内部组织状态由它的固相组织状态决定。固相的数量、大小、固相组织状态决定。固相的数量、大小、形状和分布等参数决定了表观粘度的高低。形状和分布等参数决定了表观粘度的高低。胶役葱禄妄陨革钙粪关菠嚼纤敷泪结焦卑佃斤银哎漂准鲜屏魂澜沼艳钾缨第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工2.3.1 固相分数固相分数 固相分数越高，部分凝固合金液相量固相分数越高，部分凝固合
20、金液相量越少，流动性越差。表观粘度随固相分数越少，流动性越差。表观粘度随固相分数增加而上升。增加而上升。识袋悉荷角彤被屋卖雏谍坑宴官锗暮铲坷雹溺冬尊不哼纬啡啮者阎单羞倪第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工2.3.2 搅拌强度对半固态组织的影响搅拌强度对半固态组织的影响 电磁搅拌用磁感应强度描述搅拌强度，电磁搅拌用磁感应强度描述搅拌强度，电磁搅拌造成电磁搅拌造成“晶粒倍增晶粒倍增”。不同搅拌强度下不同搅拌强度下Al-6.6%Si合金组织合金组织油畅邮鞘纠稀淄谜弥彦锚萎板猛油招壤白繁慰擎北带肆仓品殃逢铁嘲宅契第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工 在电磁搅拌作用下，铝液的湍流对流在电磁搅拌作
21、用下，铝液的湍流对流不断将热脉冲带到液固界面，加速枝晶臂不断将热脉冲带到液固界面，加速枝晶臂的熔化，枝晶臂被分离后，随湍流带到稍的熔化，枝晶臂被分离后，随湍流带到稍微过冷的液体中，形成新的晶体，造成晶微过冷的液体中，形成新的晶体，造成晶粒倍增。粒倍增。 搅拌强度越大，晶粒倍增现象越明显，搅拌强度越大，晶粒倍增现象越明显，晶粒越细小。晶粒越细小。考擂闽揪闲垫藏哀悲谰遭暑兜曳弛客樊项牛寻犯量适态眨措谭走勺暮杯共第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工 搅拌速度越高，固相颗粒比较分散，搅拌速度越高，固相颗粒比较分散，而低搅速下固相颗粒聚集现象明显。而低搅速下固相颗粒聚集现象明显。Al-10%Cu在不
22、同搅拌速度下的流变组织在不同搅拌速度下的流变组织(a)n=2.38r/s (b)n=7.16r/s缔砌谐牛挤催估朵描鸡淖矽定氟闹掸肮贰禹煎茅梦纯良狸位胁苏盂五柏腻第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工2.3.3 冷却速度冷却速度 固相分数一定时，低冷却速度的固相固相分数一定时，低冷却速度的固相颗粒平均尺寸较大。原因是达到同样固相颗粒平均尺寸较大。原因是达到同样固相分数所需的时间较长，颗粒生长的时间长；分数所需的时间较长，颗粒生长的时间长；高冷却速度，达到同样固相分数所需时间高冷却速度，达到同样固相分数所需时间较短，颗粒长大受到限制，颗粒较小。较短，颗粒长大受到限制，颗粒较小。处升蛋厌仑魄澈蓄
23、肾沛像癸禽锤仓汪氰喀颂捣炸讯群萝哮穿遍崭许啃藏审第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工2.3.4 合金成分合金成分 合金浓度越高，越有利于产生成分过合金浓度越高，越有利于产生成分过冷，使固液界面不稳定，结果使界面不光冷，使固液界面不稳定，结果使界面不光滑，颗粒包裹的液相多，表观粘度增加。滑，颗粒包裹的液相多，表观粘度增加。Al-Cu合金流变组织合金流变组织(fs=46%)(a)Al-5%Cu合金合金 (b)Al-10%Cu合金合金裔锌予蛋尉箱阿咕锻卢萝杨熏后草堵龙亏廉亭嚣藉状闺签截笛赖选蔫暮倡第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工三、SSM的力学性能不同加工方法获得的铝合金力学性能比较不同
24、加工方法获得的铝合金力学性能比较 瞪酣山遥腿接极奄铀积钾锅暖乘升叛训窃织痘附毅夫藻鄂谣撰姓防盼溉跨第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工宇拴偶舒虎微脱梧孤荤次配溃沮揉察元新奉夫宫嘻倦朽邱柜弟汕稽讼栅篡第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工不同加工方法获得的不同加工方法获得的AZ91D镁合金力学性能镁合金力学性能怔耻似萌度摹套聚膏辫链嘶虑炒碘沾赚扒瞬妆卷算弟蒜圈还奥锋红痘技惶第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工不同加工方法获得的钛合金力学性能不同加工方法获得的钛合金力学性能媒柏汽寓笋磊狞讹湍迁肋份栈吊扳舀哦割嫂缔倒漂种菇衫迄顺鳖疵苫眩啊第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工某些高熔点合
25、金不同条件下力学性能比较某些高熔点合金不同条件下力学性能比较捉郴卫杠国寨触四差贯调坷菲坦埋蝎赫盾鸣凭戴嚏乎苔斯埂峡咬甄陈鳃纺第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工四、SSM的制备及形成机制 半固态加工技术中一个关键问题是如半固态加工技术中一个关键问题是如何制备优质的半固态合金坯料或浆料，制何制备优质的半固态合金坯料或浆料，制备工艺直接影响半固态锭坯组织结构的均备工艺直接影响半固态锭坯组织结构的均匀性。匀性。 半固态材料的制备方法大致有液态法、半固态材料的制备方法大致有液态法、控制凝固法和固态法三种。控制凝固法和固态法三种。达釉鹰荧圾贫杠臣兽遣阮靳拴随殉吮涂热氨盾粳甜诬医熟他峻谓涅央井酣第五部
26、分下半固态加工第五部分下半固态加工4.1 液态法 液态法是指对正在凝固的液态金属进液态法是指对正在凝固的液态金属进行机械、电磁或振动处理，使枝晶破碎，行机械、电磁或振动处理，使枝晶破碎，逐步球化成非枝晶组织。逐步球化成非枝晶组织。4.1.1 机械搅拌法机械搅拌法 是最早采用的方法，设备构造简单，是最早采用的方法，设备构造简单，通过控制搅拌温度、搅拌速度和冷却速度通过控制搅拌温度、搅拌速度和冷却速度等工艺参数，使初生树枝状晶破碎成为颗等工艺参数，使初生树枝状晶破碎成为颗粒结构。粒结构。古敏斑幌铭邢澄乏古长逆墟瓶驭侥憾逸饶蝶弧挪萌豆福侮讫驳切晴解蔚丢第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工几种机械
27、搅拌装置示意图几种机械搅拌装置示意图(a)棒式棒式 (b)螺旋式螺旋式 (c)底浇式底浇式 (d)倾转式倾转式素商屿院厂木耗平呆辉屑遁勃掀韶壕澳妥涉蝶一誉坦勾罚球在慌窿筷把尚第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工4.2.2 电磁搅拌法电磁搅拌法 电磁搅拌有两种形式，一是水平式，电磁搅拌有两种形式，一是水平式，二是垂直式。二是垂直式。不同电磁搅拌方式示意图不同电磁搅拌方式示意图写霍绳四屠擞蜡侦邑纲澳壳陈弟矫至膳沸致撇敬底真缀操郧激檬畜虾窑泵第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工4.2 控制凝固法 控制金属液凝固速度，或加入某种添控制金属液凝固速度，或加入某种添加剂抑制枝晶生成，形成细小非枝晶
28、组织。加剂抑制枝晶生成，形成细小非枝晶组织。 苛寓浊研挨鬼喉寐攫晴劣辟渔栓萍骄惰纷腰价稳亢相贰渴寓禄责冀捶顽珍第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工4.1.3 固相法 应变诱发熔化激活技术应变诱发熔化激活技术(Strain-Induced Melt Activation),即即SIMA法。将合金原材法。将合金原材料进行足够冷变形，然后加热到半固态，料进行足够冷变形，然后加热到半固态，加热过程中，先发生再结晶，然后部分熔加热过程中，先发生再结晶，然后部分熔化。成功应用于不锈钢、铜合金等高熔点化。成功应用于不锈钢、铜合金等高熔点合金。合金。贴上弱钠披祝甸卸漆爽烤阳崖挥咬英绵岂扁肯匝滦减艘悯甩岔脚
29、崇使三磐第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工金属熔化成液态金属后，雾金属熔化成液态金属后，雾化成溶滴颗粒，在喷射气体化成溶滴颗粒，在喷射气体作用下部分凝固的微滴直接作用下部分凝固的微滴直接沉积在收集板上，每个溶滴沉积在收集板上，每个溶滴的冲击能够产生足够剪切力的冲击能够产生足够剪切力打碎滴内形成枝晶，凝固后打碎滴内形成枝晶，凝固后成为颗粒状组织，加热到局成为颗粒状组织，加热到局部熔化，获得具有球形颗粒部熔化，获得具有球形颗粒固相的半固态金属浆料。固相的半固态金属浆料。4.1.4 喷射成形法喷射成形法喷射沉积法示意图喷射沉积法示意图滁磐跟否汲蛤蚜蛆淑柄绢诌奖位爆峪铸揽径接田悟忍沛朵闰肇垂绑丹
30、扶斜第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工4.2 半固态坯料重熔加热 合金坯料的半固态重熔加热是一个重合金坯料的半固态重熔加热是一个重要过程，要求坯料的加热温控精度很高，要过程，要求坯料的加热温控精度很高，即使即使12K的误差就会显著影响坯料的组织的误差就会显著影响坯料的组织和搬运性，同时要求坯料的重熔加热有一和搬运性，同时要求坯料的重熔加热有一定的速度。定的速度。蓟玉展巧老褂波豺桑纯摹酌盈纪臣届敝瓶漆婿蛋了街辐泄腊衔式夹株宅江第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工 为保证坯料的重熔加热精度和加热速为保证坯料的重熔加热精度和加热速度，生产中一般采用连续式电磁感应加热度，生产中一般采用连续式
31、电磁感应加热工艺。但电磁感应加热能源效率低。工艺。但电磁感应加热能源效率低。 此外，半固态合金坯料的重熔加热可此外，半固态合金坯料的重熔加热可以采用电阻炉或盐浴炉，加热温度控制精以采用电阻炉或盐浴炉，加热温度控制精确，坯料不易坍塌，但加热时间长，坯料确，坯料不易坍塌，但加热时间长，坯料表面氧化加重。表面氧化加重。端南沛践傅仿埔簿帜娠颖霸愿哀蹋帧丫剪测括痔种唤烷逻阎滦裹聋羌潭钩第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工4.3 半固态成形技术 半固态金属成形工艺主要分为流变成半固态金属成形工艺主要分为流变成形和触变成形。形和触变成形。 将经过搅拌获得的半固态金属浆料保将经过搅拌获得的半固态金属浆料保
32、持在其半固态温度条件下直接进行半固态持在其半固态温度条件下直接进行半固态加工，称为流变铸造（加工，称为流变铸造（Rheocasting）。）。 将半固态浆料冷却凝固成坯料后，再将半固态浆料冷却凝固成坯料后，再重新加热到半固态温度，然后进行成形加重新加热到半固态温度，然后进行成形加工，称为触变成形（工，称为触变成形（Thixoforming）。）。翰墓拱构子胰故嘿母去放趴部芦传惧硅吉衔呕乐泅深妄听咸缺最纱孵汰厄第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工4.3.1 射铸技术(Thixomolding) 射铸技术主要应用于镁合金的流变压射铸技术主要应用于镁合金的流变压铸，成形件为汽车、计算机和照相机零
33、件铸，成形件为汽车、计算机和照相机零件毛坯。毛坯。 射铸技术是唯一实际应用的流变成形射铸技术是唯一实际应用的流变成形技术，与触变成形技术比较，更节约能源、技术，与触变成形技术比较，更节约能源、流程更短，设备更简单。流程更短，设备更简单。 流变成形技术是半固态金属成形技术流变成形技术是半固态金属成形技术的重要发展方向。的重要发展方向。樊诽弹校汤绍宪烁峭垃锦处问伦惠苹梨滔苫以惰渭琶尝涅挤停偶爆提谭庭第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工射铸成形示意图射铸成形示意图瘟甫圆冉锐肿殿钠臼猜嚼婆溉卵票痒变糯担沉健审产兜冉脊纺倘项严泰褪第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工4.3.2 触变锻造(Thix
34、oforging) 是当今金属半固态成形主要工艺。成形是当今金属半固态成形主要工艺。成形设备主要是压铸机、压力机并配有机器人设备主要是压铸机、压力机并配有机器人搬运坯料。搬运坯料。 触变锻造分两个过程，一是半固态坯料触变锻造分两个过程，一是半固态坯料在剪切力作用下粘度降低，以较小能耗完在剪切力作用下粘度降低，以较小能耗完成流动充填；二是密实过程。前者是成形成流动充填；二是密实过程。前者是成形的需要，后者是产品质量的需要。的需要，后者是产品质量的需要。挨湃痪豪戒翱锑礁焊院沿洼转揽焚雀翰遥厘越猖蕴九态馁雇诽侨货敛峪剁第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工半固态触变成形示意图半固态触变成形示意图抽
35、惭薪延节格驶毁考凶警察撬托兼垃驯举匠汲吴抵瑰廷阮腺粗岿烁粤评关第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工五 SSM研究应用现状和前景 半固态金属加工技术工业应用已取得半固态金属加工技术工业应用已取得很大进展。很大进展。 半固态金属成形技术源于美国，目前半固态金属成形技术源于美国，目前美国的半固态成形技术处于全球领先地位。美国的半固态成形技术处于全球领先地位。Alumax公司适用电磁搅拌技术生产出触变公司适用电磁搅拌技术生产出触变成形用圆锭，建成世界上第一条高容量和成形用圆锭，建成世界上第一条高容量和高自动化触变成形生产线。高自动化触变成形生产线。俯靶葬翰棕朽跋乞蹄游针昂仙萤畸扇抡警谭戴期晌豌粘甩
36、沈伶汕叉烫媳浴第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工半固态成形产品半固态流变铸造成形的铝合金汽车零件半固态流变铸造成形的铝合金汽车零件啄柑灯堤躯绽对农拟蓝借揍扎滁泡的疼美锰不员和芯挂港蜘梧朔镣撇急争第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工SSM法生产的轮毂精密零件法生产的轮毂精密零件阎仍膊钎涩籍孟肇讨西摔龋崭裕贼租嚎煞酸拢宾罗居网披骆馈弘重软恢电第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工半固态加工成形的涡型轮半固态加工成形的涡型轮底影意樱存雨曲似凝满婪挤仇邯草退香拈韶柴彩舌赐涪缘技潮仅恨场漓痔第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工汽车转向节汽车转向节浊最刘析咱狱容蒂晒否剿举控凝魔凉帽肃昧脾缕客宦稼盼景泉涤称民筷鲤第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工汽车齿轮盘、发动机支架汽车齿轮盘、发动机支架粉蒙炙导吮励掺饥货粒撕逝悲权毅冗籽贿因狮鲸率顺鲁惩葡脚钓知侩绚窿第五部分下半固态加工第五部分下半固态加工
