金属的液态成形与半固态成形.pdfVIP

第四章金属的液态成形

与半固态成形

4.1液态成形

4.2半固态成形

4.3快速凝固成形

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4.2半固态成形

•1、定义：

•半固态成形即半固态合金成形，是介于液态成形

和固态成形之间的一种成形方法。

•半固态合金是将合金熔化后，待它冷却到液相线

温度以下，对合金进行搅拌，在搅拌力的作用下，

合金析出的树枝状晶被破坏，并在周围金属液的

摩擦熔融作用下，晶粒和破碎的枝晶小块形成卵

球状的颗粒，分布在整个液态金属中。该合金即

使固态组分达40%-60%，仍然像糊状悬浮液，

具有一定的流动性。而在剪切力较小或为零时，

它又具有固体性质，可以搬运储藏。.

•利用半固体合金独特的性质实现浇注或

压注成形的方法，称为半固态成形。

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2、半固态成形的特点

应用范围广。适合各种合金和复合材料，

可采用铸造、挤压、锻造和焊接等多种

成形工艺。

铸件质量高，力学性能好，尺寸精度高。

对成形装置的热冲击小，能耗低。

便于实现自动化，劳动生产率高。

生产本钱低。

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•3、半固态成形的开展

•20世纪70年代初，美国MIT的博士研究生DB

Spencer在研究Sn-15%wtPb合金的高温特性时，

偶然发现金属的半固态力学行为和组织特点。

这些发现引起了MIT的MCFlemings教授的特

别重视，投入大量人力、物力，进行了深入、

广泛的研究，创立了金属半固态铸造技术。

•半固态流变铸造〔rheocastin〕

•金属液搅拌、凝固半固态浆料输送

成形

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•4、半固态合金的制备方法

•半固态合金的制备常用机械搅拌法、电

磁搅拌法和应变激活工艺。

连续式机械搅拌.间歇式机械搅拌

•电磁搅拌法是利用旋转磁场使

金属液产生运动，到达搅拌金

属液的目的。

•目前有两种方法。一种是在感

应线圈内通交变电流，另一种

是旋转永磁体法。

•电磁搅拌法不会污染金属液，

控制方便灵活，但设备投资大，

本钱高。

电磁搅拌

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•应变激活工艺〔Strain-inducedmelt

activationprocess，SIMA)

预先连续铸造出晶粒细小

的金属锭,再将金属锭热态挤

压变形，变形量要大，通过

变形破碎铸态组织，随后再

加以小量冷变形，在组织中

储存局部变形能量，最后按

需要将变形的金属锭切成一

定大小,加热到固液区并适当

保温，即可获得半固态坯料。

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•9、半固态合金组织

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•半固态合金组织的形态和大小与合金的

温度、剪切速率和固态比例有关。

•随合金温度下降，初晶枝晶间距和质点

尺寸减小；剪切力越高，那么质点形状

越趋于球形；质点尺寸随固相比例增大

而增大。

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•10、半固态合金的流变性能

•研究材料成形过程中的流动和变形规律

即流变学；

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