金属的半固态成形技术与应用

本文从半固态成形技术的背景、半固态金属的特性、成形工艺、非枝晶锭料的制备及其机理、二次加热、应用等方面论述了金属半固态成形技术的发展史及研究现状,并叙述了我国半固态成形技术的研究状况与应用前景。     

半固态材料成形应用

半固态加工是金属材料热加工的新兴技术，它与固态加工、液态加工同属金属加工领域：主要介绍了半固态金属浆料的制备、半固态加工的工艺方法、半固态加工的应用及未来发展趋势，以期推动其理论研究和工业发展。     

半固态成形工艺的基本类型与应用

介绍了半固态成形工艺的几种基本类型,并举例说明成形过程。     

喷射沉积材料半固态成形的现状与发展前景

综述了喷射沉积材料的半固态成形的研究进展和发展趋势,分析了喷射沉积材料的半固态成形工艺、半固态变 形特征和半固态成形的加热和保温过程中组织演变规律,提出高固相率的触变成形是喷射沉积材料半固态成形的发展方 向。     

半固态金属成形技术现状与展望

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。     

半固态流变成形技术的应用与发展

针对半固态流变成形技术中的问题,通过对比分析,指出了半固态流变成形技术的特点与优势,介绍了国内外应用现状,为半固态流变成形技术的发展和应用提供了依据.     

半固态成形在工业生产中的应用现状与前景

介绍了半固态成形技术目前的应用现状,包括半固态成形工业生产过程,半固态成形专用原材料的生产与供货,半固态坯料加热技术,半固态成形设备及其自动化,以及一些典型的半固态成形件,并展望了半固态成形技术的发展前景。     

铝合金半固态成形工艺及力学性能的研究现状

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。和传统的成形工艺相比，具有一系列突出的优点：成形温度低；成形件力学性能好，较好的综合了固态金属模锻与液态压铸成形的优点。阐述了铝合金半固态成形技术的主要工艺方法及工艺参数与传统的液态压铸成形的差异，并阐述了半固态成形件在不同状态下的力学性能。     

半固态成形工艺的基本类型与应用

介绍了半固态成形工艺的几种基本类型,并举例说明成形过程。     

Theory and application research development of semi-solid forming in China

In order to adapt to the trend of “energy saving and emission reduction” and impel the practical application of semi solid processing (SSP) in China, the progress and application of semi-solid theory in China have been reviewed briefly and systematically. It was emphasized on basic theories, such as formation of globular grains, rheology, high pressure solidification and plastic deformation and applications, such as material design, preparation of semi-solid billets (slurries), thixoforming and application status, which are based on the advantage of semi-solid processing. The results show that the gap of SSP between world level and China exists, especially in application technologies, including market recognition, application fields exploiting, developing of billets (slurries) preparation technologies with low cost and special equipments. The prospect of semi-solid forming development path in China is presented. And we hope that application of SSP has great new breakthrough and development and China will be changed from a large metal processing country to a powerful metal processing country.     

半固态金属触变塑性成形上限法

在高固相率时,半固态金属的力学模型可简化为连续多孔体力学模型。针对半固态金属触变塑性成形的特点,本文发展了上限法理论在半固态金属触变塑性成形分析中的应用。提出速度间断值不仅要包括切向分量,还要包括法向分量。速度间断的法向分量是由金属通过速度不连续面时,材料固相率的变化而引起的。由此建立了半固态金属触变塑性成形的上限分析模型和理论方法,导出了上限功率的计算公式。为在实际触变塑性成形工艺分析中的进一步应用奠定了理论基础。     

半固态加工技术及应用

金属半固态成形作为２１世纪一种近净成形新技术,愈来愈引起人们的广泛关注,为了推动该技术在我国工业中应用,从理论研究,坯料制备、二次（重熔）加热、成形工艺、国外应用的最新进展及发展趋势等方面进行了分析和讨论,指出半固态加工技术在我国汽车、电子和军工等领域潜在的应用前景,并阐明应采取的对策。     

充填速度与浇口对半固态AlSi7Mg合金成形过程的影响

确定半固态触变成形的边界条件,在半固态表观粘度耦合于流场的动量方程上,建立半固态AlSi7Mg充型过程的计算模型.对不同充填速度、浇口形状以及浇口设置位置下半固态成形过程进行模拟分析.结果表明:半固态合金的充填速度对流态及成形质量具有明显影响,与压铸相比,半固态浇口形状、设置位置等因素对充填流态影响相对较小,所以半固态工艺设计较为灵活.半固态压铸机的充填流量及充填压力取决于浇口面积、充填速度以及合金种类.充填速度决定半固态浆料流动形态,进而影响半固态制件的成形质量.     

等温热处理工艺对AZ91D镁合金半固态组织演变和成形性的影响

研究了等温热处理温度和保温时间等工艺参数对AZ91D镁合金半固态组织演变和成形性的影响。结果表明 ,半固态等温热处理可以将普通金属型铸造的AZ91D镁合金锭中的枝晶组织转变为球形晶粒组织 ,其演变过程为 :在升温过程中晶界处部分γ相先发生溶解 ,随着温度的升高 ,剩余的γ相开始熔化 ,继而δ相也发生熔化 ,并在等温处理中逐渐演变为球状 ;保温温度越高 ,半固态重熔和δ相演变过程越快 ,保温温度过高或保温时间过长 ,试样易发生变形 ,同时 ,球状晶粒也容易趋于长大。AZ91D镁合金半固态成形所需的最佳工艺条件为加热温度 5 70℃左右 ,保温时间 2 5～ 35min ;或加热温度 5 80℃左右 ,保温时间 15～ 2 0min。     

ZA27合金半固态模锻成形性能的研究

采用模具对ZA27合金进行半固态模锻成形,对比分析了成形工艺参数对成形零件表面质量以及内部组织的影响,探讨了半固态金属的变形机理。结果表明,成形温度在475℃左右时的制件表面平整光滑,内部组织较致密;高的变形速率更有利于组织均化;随变形温度的不同,半固态ZA27合金呈现不同的变形机理。     

半固态金属触变挤压上限分析

运用半固态金属触变塑性成形上限法,对半固态金属触变挤压过程进行了上限分析。导出了半固态金属触变挤压上限功率的计算公式,获得了相对应力与摩擦因子、半锥角和断面缩减率等工艺参数的相互影响关系。对于某一固定的半锥角,摩擦因子的增加使相对应力增大,而增大的幅度随着断面缩减率的增大而增大。对于某一固定的断面缩减率,半锥角的增加,使相对应力下降后再度略有上升。因此存在着一个最佳半锥角,对应于最佳上限解,其相对应力为最小。而且摩擦因子越小,相对应力下降幅度越小。经实验验证,所获计算结果与实验值吻合,可用于指导半固态金属触变挤压工艺实践。     

等温温度和时间对ZL104铝合金半固态等温热处理组织的影响

研究了半同态等温热处理制备非枝晶组织ZL104铝合金的可行性以及保温温度和时间对合金半固态等温热处理组织的影响.结果表明,通过合适的半固态等温热处理工艺制备非枝品球状组织ZL104铝合金是可能的.在580℃保温下随着保温时间从30 min延长到120 min或在120 min保温下随着从570 oC保温提高到580℃,合金半固态组织巾未熔初生相颗粒的尺寸减小,其球状化趋势逐渐变得更明显.在本文条件下,ZL104合金最佳的半固态等温热处理工艺为580℃×120 min,通过该工艺合金可以获得液相含量为49%和未熔固相颗粒尺寸为115μm的非枝品球状组织,能够满足后续半固态成形的需要.     

微特征铝合金半固态流动性能试验研究

为了研究半固态材料在微尺度下的充型能力,设计并加工了锥形槽微型模具。使用ZL101铝合金材料,将径向断面填充面积比作为评价参数,分析模具槽宽尺寸、成形温度对半固态微尺度充型能力的影响。试验表明,在半固态温度区间挤压成形,在流动性上没有出现固态金属所表现出的"尺度效应"。     

Mg-9Zn-xAl合金半固态成形的热力学分析及试验研究

采用相图计算软件Pandat计算了Mg-9Zn-xAl(x=2, 4, 6)合金的凝固温度窗口、固相率对温度的敏感性、温度加工窗口和相组成及其转变路径,并进行了实验验证。结果表明：Mg-9Zn-xAl镁合金适合进行半固态成形,其半固态加工温度窗口较大,易于进行半固态成形操作,且在半固态加工温度区间,其固相率对温度的敏感性均小于0.015。当Al含量不同时,其相的转变温度和路径不同。Mg-9Zn-xAl在凝固过程中均形成α-Mg、MgZn,Mg32(Al,Zn)49和Al5Mg11Zn4相,当Al含量增加至6%时形成了Mg17Al12相。自孕育流变成形Mg-9Zn-xAl合计的晶粒尺寸和圆整度分别为65.3μm、56.5μm、52.2μm和1.3、1.19、1.23。当工作温度为150℃时,其抗压强度和抗压变形量分别为278MPa、283MPa、295MPa和36.22%、33.02%、31.21%。