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金属材料的挤压铸造成型技术及其应用

摘要：金属挤压铸造技术，其原理是对挤压铸型型腔内的液态（或半固态）

金属施加较高的机械压力，使其成型和凝固，从而获得铸件或铸锭的一种工艺，

广泛应用与机械、汽车、船舶、家电、航空航天等领域。首先对挤压铸造成形技

术进行分析，然后举例描述挤压成形技术在金属材料上的应用，最后展望了金属

材料挤压铸造成形技术的发展重点。

关键词：金属材料；挤压铸造；应用

一、前言

最早提到挤压铸造技术是在1819年英国人JamesHollingrake的一项专利

中。其后，在英国有一种类似挤压铸造的方法，用于生产铸铁水槽。1878年，前

苏联著名冶金学家D.K.Chernov也提出了相似的概念。然而，直到20世纪30年

代，才出现关于挤压力对合金凝固行为影响的研究。我国在1958年便开始开展

挤压铸造技术的研究。20世纪70年代曾有一个快速发展阶段$材料对象涉及AI

合金，Zn合金，Mg合金，Cu合金，钢铁等，零件近300种。进入90年代后，随

着产品轻量化和高性能化的迫切需求，挤压铸造作为一种近净成形技术受到越来

越广泛的关注。

二、挤压铸造成型技术工艺

金属挤压铸造技术，简称挤铸，也称“液态模锻”或“连铸连锻”。它是将

一定量的被铸金属液直接浇注入涂有润滑剂的型腔中，并持续施加机械静压力，

利用金属铸造凝固成形时易流动和锻造技术使已凝固的硬壳产生塑性变形，使金

属在压力下结晶凝固并强制消除因凝固收缩形成的缩孔缩松，以获得无铸造缺陷

的液态模锻制件。

挤压铸造从工艺方法可分为两大类：直接挤压铸造和间接挤压铸造。直接挤

压工艺类似于金属模锻，压力直接施加于液态金属的整个面上，合型操作过程直

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接通过挤压铸形，使液体金属填满整个腔体，然后继续升压并且保持压力直到液

态金属全部凝固为止；间接挤压工艺与压铸接近，压力通过浇道间接作用于液态

金属上，这种方式除了将金属压入型腔外，还要通过内浇道将压力作用在铸件上

面，这种方法形成的铸件尺寸精度高。但是这种方式和直接挤压铸造的缺点是加

压效果会比较差，另外铸件上还要有内浇道以及料柄，所以金属利用率就低于直

接挤压铸造形式，间接挤压铸造用于产量大、形状复杂铸件较为合适。但是就质

量而言来说，间接挤压铸件内部质量低于直接挤压件而高于压铸件。

三、挤压铸造材料研究及应用

1、铝合金材料

挤压铸造AI合金中最早得到重视的是AL-S系合金，这主要是由于这类合金

具有极佳的铸造性能，挤压铸造AL-S合金主要是A356,390，ZL102，LM13等。

此外，一般还通过添加少量Mg，Cu，Mn，等进一步改善材料性能。另外，Al-Cu

系合金在挤压铸造工艺中也备受关注，因为该合金的铸造性强，挤压铸造技术可

以使这一系类的合金子的力学性能得到提高，再加上外在微量元素和优化合金化

元素的加入，使整个合金性能进一步提高；A-U5GT具有较高的纯度，历史悠久，

应用也最广，主要是在Al-Cu的二元合金基础上加了Ti和Mg元素形成，因此它

的力学性能比一般材料更好。

1.

金属基复合材料

金属基复合材料的主要制备方法就是挤压铸造，在这方面国内外的文献综述

相对较多。这种技术有着一下特点：（1）加强金属材料的流动性，有利于间隙

之间的填充，使铸造构件的组织更为紧密均匀；（2）在挤压铸造过程中，缩短

了熔融金属与增强体之间的接触时间，有助于其界面的复合；（3）金属基复合

材料在挤压铸造过程中具有极强的自由