半固态金属浆料制备工艺的研究进展

总结了传统的半固态浆料制备方法,同时还介绍了近几年出现的几种浆料制备新工艺和半固态加工技术在国内外的应用现状,并展望了半固态加工技术的发展前景及应对措施.     

金属半固态加工

半固态加工是生产形状复杂的近终形产品的一种新方法。从半固态金属的基本物理性能,阐述了半固态金属浆液的制备、半固态金属的成形、半固态加工产品的机械性能、应用及未来发展趋势。     

半固态金属铸造的新进展——注射成形

介绍了半固态金属铸造的最新发展趋势-注射成形,它将塑料的注射成形原理应用于半固态金属铸造中,集半固态金属浆料的制备、输送、成形等过程于一体,较好地解决了半固态金属浆料的保存输送和成形控制等问题。通过简述几种半固态金属注射成形工艺方法的原理及特点,试图展示兰固态金属铸造技术工程应用的关键及发展方向。     

非枝晶半固态金属浆料制备技术的现状

叙述了非枝晶半固态金属浆料制备技术的现状和发展概况，介绍了机械搅拌技术，电磁搅拌技术，应变诱导熔化激活技术，剪切冷却辊技术等制备工艺的特点以及应用等方面的内容。     

倾斜冷却体法制备半固态浆料的研究现状

介绍了低成本、高效率的倾斜冷却体法制备半固态浆料的方法，综述了国内外对该方法的研究现状、相关工艺参数对组织形貌的影响及需要解决的关键问题。     

半固态金属浆料制备技术的研究进展

总结了30余年来半固态金属浆料制备技术的研究和应用现状,分别介绍了压室浆料制备技术、单螺旋机械搅拌浆料制备技术、双螺旋机械搅拌浆料制备技术、低过热度倾斜板浇注浆料制备技术、低过热度浇注和弱机械搅拌浆料制备技术、连续流变转换浆料制备技术、低过热度浇注和弱电磁搅拌浆料制备技术、蛇形通道浇注浆料制备技术、熔体分散混合浆料制备技术、转桶搅拌浆料制备技术、波浪倾斜板浇注浆料制备技术、旋转倾斜圆筒浆料制备技术、超声振动浆料制备技术、熔体处理和双向电磁搅拌浆料制备技术、低于液相线温度浆料制备技术、偏旋热焓平衡浆料制备技术、气泡搅拌浆料制备技术及其发展前景。     

半固态金属铸造的新进展——注射成形

介绍了半固态金属铸造的最新发展趋势———注射成形 ,它将塑料的注射成形原理应用于半固态金属铸造中 ,集半固态金属浆料的制备、输送、成形等过程于一体 ,较好地解决了半固态金属浆料的保存输送和成形控制等问题。通过简述几种半固态金属注射成形工艺方法的原理及特点 ,试图展示半固态金属铸造技术工程应用的关键及发展方向     

半固态金属浆料先进制备技术的研究进展

总结了10多年来半固态金属浆料先进制备工艺的研究和应用现状,分别介绍了压室浆料、双螺旋机械搅拌浆料、低过热度倾斜板浇注浆料、低过热度浇注和弱机械搅拌浆料、连续流变转换浆料、低过热度浇注和弱电磁搅拌浆料、蛇形通道浇注浆料、熔体分散混合浆料、转桶搅拌浆料、波浪倾斜板浇注浆料、旋转倾斜圆筒浆料、超声振动浆料、倒锥形通道浇注浆料、自孕育浆料、偏旋热焓平衡浆料、气泡搅拌浆料、环状电磁搅拌浆料等金属浆料的先进制备工艺及其发展前景。     

半固态金属浆料制备技术的研究进展（续）

10转桶搅拌制备工艺 转桶式（Rotating barrel rheomoulding machine,简称RBRM）搅拌制备技术是北京科技大学康永林等提出的半固态轻合金浆料制备技术,已获得中国发明专利。该轻合金浆料制备装备主要由送料装置、剪切机构、挤压机构、温度控制装置和气体保护系统等组成。     

半固态浆制备新技术——液相线铸造

制浆是半固态金属加工的关键环节。论述了半固态金属浆制备技术的发展与现状,提出了制浆新工艺-液相线铸造。通过对铝合金的试验研究表明,采用液相线铸造法可以获得均匀、细小的非枝晶,其晶粒尺寸小于50μm,该铸造组织经二次加热后完全转变为均匀、细小的等轴晶,是完全适合触变成型的理想的半固态组织。液相线铸造制浆技术具有工艺简单、投资省、生产效率高、适合大规模工业化生产等优点,尤其对变形铝合金半固态浆料的制备具有独特优势。     

A356.2合金半固态浆料的在线制备技术

利用自行研制的双向多级速电磁搅拌装置,研究“熔体处理 双向电磁搅拌”半固态浆料复合制备技术。结果表明:该技术制备浆料效率较高,可实现A356.2合金半固态浆料的在线制备。在冷速较快的情况下,降低浇注温度可以大大缩短半固态浆料的制备时间;在冷却速度较快、搅拌速度较低的情况下,提高搅拌频率不但有助于改善晶粒形貌,而且具有相当的晶粒细化作用。选取如下技术参数:加入0.03%Ti(Al-5Ti-B)(质量分数)和0.04%Sr(Al-10Sr)进行熔体处理、正反无间歇双向搅拌、浇注温度640℃、搅拌频率25~30 Hz、输出电压220 V、单向搅拌时间5 s、搅拌时间67 s,可获得形状系数大于0.8、初生晶粒尺寸在80~90μm之间的A356.2半固态浆料。     

半固态浆料制备中双螺杆三维实体造型研究

利用Pro/E三维软件,基于同向啮合双螺杆的端面曲线,实现了半固态金属浆料制备所需的舣螺杆的三维造型.该双螺杆同向旋转,具有优于普通双螺杆的自清洁功能,相位差90°,间隙均匀,并实现了螺距的变化,可以更好地为金属半固态浆料提供较好的剪切和混合作用,适合于在半固态金属浆料制备中的使用,为精确生产和数值模拟打下了坚实的基础.     

金属塑性加工新技术与发展趋势

分析了当前金属塑性加工的各种新技术,并对其进行了归类和分析,预测了金属塑性加工技术的发展趋势,对了解当前塑性加工新技术及研究、推广和应用高新技术,推动塑性加工技术的持续发展有一定的指导意义。     

铸型冷却速度对半固态镁合金浆料凝固组织的影响

采用不同直径型腔的铜质和铁质两种金属型,研究了铸型冷却速度对双螺杆机械搅拌法制备的半固态镁合金浆料凝固组织的影响.结果表明,随着铸型冷却速度的降低,半固态浆料的固相率升高,初生α-Mg相晶粒平均尺寸增大.采用铁质重力金属型不能制备直径大于φ25mm的半固态镁合金坯料,半固态浆料必须采用压铸或挤压成形的方法才能为触变成形工艺提供优质的半固态坯料.     

SIMA制备半固态LY11合金的工艺研究

研究了应变诱发熔化激活法 (SIMA)制备半固态LY11合金过程中的变形温度、变形速度、等温温度和保温时间等工艺参数对LY11合金组织演变的影响。研究结果表明 ,要获得均匀、细小的非枝晶组织 ,必须合理地匹配SIMA工艺参数     

双螺杆制备半固态坯料装置的设计

双螺杆制备半固态坯料的思想来之于注塑行业挤出机的原理,与其不同之处在于半固态坯料制备中,更为注重的是其剪切和混合效果。本文基于以上思想,从双螺杆的设计起步,确定了双螺杆和与之对应的捏合块规格和参数,并对螺杆工作产生的轴向力进行了计算,选择了相应的止推轴承。此外,还估算了半固态坯料制备生产能力,解决了轴承径向尺寸和双螺杆中心距之间的矛盾。     

Carbon nanotube reinforced aluminum composite fabricated by semi-solid powder processing

Semi-solid powder processing (SPP) is a promising technology that combines the benefits of semi-solid forming and powder metallurgy. In this study, carbon nanotube (CNT) reinforced aluminum alloy 6061 (Al6061) composite was synthesized by SPP for the first time. Mechanical alloying was used to disperse the CNTs in the matrix phase. The effects of the processing temperature (600 °C, 620 °C and 640 °C) on the microstructure, hardness, fracture surface and composition of the Al6061-CNT composite were investigated. Overall, the Al6061-CNT composite showed full densification above 99% with 100 MPa of pre-compaction and 50 MPa of pressure during consolidation in the semi-solid regime. Microstructure and the fracture surface analyses showed that the CNTs were uniformly dispersed throughout the Al6061 matrix. Higher density composite was obtained at higher liquid content, although the highest composite hardness was achieved when processed at 620 °C. It was speculated that the formation of carbides at higher temperatures affected the interface bonding between the matrix and CNT. The study showed feasibility of manufacturing CNT reinforced metal composites by SPP.     

Characterization of semi-solid slurry using a novel “Rheo-Characterizer” apparatus

The rheological properties of A357 semi-solid slurries, produced under different conditions using the SEED process, were analyzed with a novel “Rheo-Characterizer” apparatus. The TiB₂ grain refiner was also added to evaluate the impact on the microstructure and the cutting force. The α-Al particles and grain size were measured under different processing conditions. The effect of the solid fraction on the resulting cutting force curve was also investigated by altering the cutting temperature. The results show that the “Rheo-Characterizer” is capable of differentiating between the microstructural morphologies and the solid fraction present in the slug. A simple theoretical model was proposed to better understand the relationship between the microstructure and the cutting behaviour of the semi-solid slurry. The model, together with an analysis of the deformation phenomena observed on the wire and the slug, roughly predicts the principal characteristics of the experimental cutting curves.