半固態(tài)成形基本理論

1、研究生課程考試答題冊得分：考試課程 近凈成型工藝基礎(chǔ)與新技術(shù) 題 目 半固態(tài)成型基本理論 姓 名 徐乙人 學 號 2010200690 學 院 機電學院 導 師 齊樂華 西北工業(yè)大學研究生院目錄目錄第一篇 半固態(tài)成型基本理論3前言31液態(tài)金屬凝固的一般理論31.1液態(tài)金屬凝固驅(qū)動力31.2液態(tài)金屬凝固的阻力41.3液態(tài)金屬形核過程41.4液固界面的結(jié)構(gòu)與行為52半固態(tài)高壓結(jié)晶凝固理論72.1高壓對熔體粘度的影響72.2高壓對凝固溫度的影響72.3高壓對密度和熱導率的影響82.4高壓作用下的溶質(zhì)擴散模型82.5高壓作用下晶粒形核模型82.6高壓作用下晶粒長大模型92.7結(jié)論93半固態(tài)金屬組織的形

2、成機理103.1經(jīng)典的半固態(tài)組織形成機理：枝晶破碎磨圓、熟化球化機制103.2熔體整體爆發(fā)形核與枝晶抑制生長機制134流變充填理論134.1流體的流動類型144.2半固態(tài)合金流變行為的實驗研究155半固態(tài)金屬的力學行為185.1變形機制185.2變形特點205.3力學模型21第二篇 近凈成型現(xiàn)有技術(shù)及新進展221近凈成型技術(shù)概述222粉末注射成型技術(shù)簡介223微弧熔煉近凈成形技術(shù)簡介254噴射沉積近凈成形技術(shù)簡介255精密鑄造簡介266精密鍛造簡介27結(jié)語28參考文獻2930半固態(tài)成型基本理論第一篇 半固態(tài)成型基本理論前言金屬半固態(tài)成形技術(shù)是20世紀70年代產(chǎn)生的新技術(shù)，它是在金屬凝固過程中，

3、對其施以劇烈的攪拌作用，充分破碎樹枝狀的初生固相，得到一種液態(tài)金屬母液，其中均勻地懸浮著一定球狀初生固相的固液混合漿料。該技術(shù)自問世以來，一直倍受重視，發(fā)展至今，隨著金屬半固態(tài)成形理論研究的日臻完善，金屬半固體成形工藝也漸進成熟。本文重點介紹半固態(tài)成型基本理論，包括液態(tài)金屬凝固的一般理論，半固態(tài)高壓結(jié)晶凝固理論，半固態(tài)金屬組織形成機理，流變充填理論及半固態(tài)金屬的力學行為。1液態(tài)金屬凝固的一般理論液態(tài)金屬中存在著相起伏(結(jié)構(gòu)起伏)，這些相起伏成為晶胚。當某些晶胚尺寸大于等于一臨界值時，這些晶坯才能穩(wěn)定存在并自發(fā)長大，這些大于臨界尺寸的晶坯叫做晶核。晶核不斷長大，合金發(fā)生凝固。對于整個金屬系統(tǒng)來講

4、，形核與長大過程是同時進行的。各個晶核長大到一定程度時，彼此相遇，互相受阻，但大多不能合并在一起，便形成了晶界。由晶界劃出的各個獨立的晶體稱為晶粒。隨著晶粒的不斷形成，液態(tài)金屬不斷耗盡，直到結(jié)束凝固過程。1.1液態(tài)金屬凝固驅(qū)動力在等溫等壓條件下，物質(zhì)系統(tǒng)總是自發(fā)地有自由能較高的狀態(tài)向較低的狀態(tài)。液相與固相的自由能差是凝固相變的驅(qū)動力。金屬自由能用下式描述：上式中G為自由能，H為焓，T表示溫度，S表示熵。圖1表示液態(tài)金屬凝固的熱力學條件，液相與固相自由能差構(gòu)成了金屬凝固的相變驅(qū)動力 ，其表達式如下：為熔化潛熱，表示過冷度，為金屬的理論結(jié)晶溫度。可以看出，過冷度越大，相變驅(qū)動力越大，凝固越快。圖1

5、 液態(tài)金屬凝固的熱力學條件1.2液態(tài)金屬凝固的阻力液態(tài)金屬中的晶坯構(gòu)成新的表面，形成表面能，使系統(tǒng)的自由能升高，它是凝固阻力。凝固的過程是否發(fā)生取決于相變驅(qū)動力與凝固阻力的自由能差：為固、液兩相單位體積自由能差，表示晶坯體積，表示晶坯表面積，是單位面積的表面能。1.3液態(tài)金屬形核過程假設(shè)晶坯為球狀，可導出：為的極大值為：當晶坯半徑r未達到臨界晶核半徑時，隨著r增加，自由能升高，是非自發(fā)過程。當超過臨界晶核半徑時，隨著增加，自由能降低，是自發(fā)過程。另外由于臨界晶核大小與過冷度成反比，最大相起伏隨著過冷度的增大而增大，因此只有過冷度超過臨界過冷度時，最大相起伏才能超過臨界晶核半徑從而進入自發(fā)的結(jié)晶

6、過程，所以只有液體的過冷度等于或超過臨界過冷度才能凝固。在形核的過程中，自由能的下降不能完全補償晶核表面能，理想情況下只能補償表面能的2/3,需要另外對形核做功，即為形核功。而形核功是由能量起伏來提供的。單位時間內(nèi)單位體積的液相中形成的晶核數(shù)目稱為形核率，形核率與液態(tài)金屬的溫度與擴散有關(guān)，其表達式為：為液態(tài)原子擴散的激活能，是近似常數(shù)。影響非均質(zhì)形核的因素非常復雜，主要有過冷度、固態(tài)雜質(zhì)結(jié)構(gòu)形貌等對潤濕能力與活性有關(guān)的因素，以及過熱度，外界物理因素如振動攪拌等。1.4液固界面的結(jié)構(gòu)與行為凝固過程的固液界面可分為光滑界面與粗糙界面，從原子尺度觀測，光滑界面是“平整”的而粗糙界面是“粗糙”的。粗糙

7、界面各處接納液相來得原子的能力是等效的，其晶體生長方式稱為連續(xù)長大；光滑界面依靠界面上出現(xiàn)的“臺階”與原子進行結(jié)合，其長大方式稱為側(cè)面長大。連續(xù)長大遠比側(cè)面長大容易。圖2 原子尺度液固界面結(jié)構(gòu)示意圖除液固界面的微觀結(jié)構(gòu)對晶體長大有重大影響外，液固界面前沿液體中的溫度梯度是形象晶體生長的一個重要因素?？蓪⑵浞譃檎郎囟忍荻扰c負溫度梯度，正溫度梯度是指液相中的溫度隨著液固界面的距離的增加而升高的溫度場分布。 圖3 正(a)負(b)溫度梯度正溫度梯度下，光滑界面有利于生長成為規(guī)則幾何外形的金屬晶體，而粗糙界面易于進行平面長大（固液界面保持平直）。在負溫度梯度場下，如果粗糙界面的某一局部發(fā)展較快而偶有突

8、出，它將深入到過冷度更大的液體中，從而更有利于此突出尖端向液體中生長。結(jié)晶潛熱的散失沿著橫向要比結(jié)晶尖端慢，因此橫向長大速度遠比超前方的長大速度小，故此突出尖端很快長成一個細長的晶體主干，即一次晶軸或一次枝晶臂。同理一次枝晶臂會生長出二次枝晶臂，二次枝晶臂上又會形成三次枝晶臂，如此下去就生成了樹枝那樣的樹枝晶，即枝晶。具有光滑界面的物質(zhì)在負溫度梯度條件下可能長成帶有小平面特點的枝晶，也有可能長成規(guī)則的幾何外形。枝晶生長是具有粗糙界面物質(zhì)凝固的最常見生長方式，一般金屬都以枝晶的方式生長。（簡單的理解，正溫度梯度是對晶體生長來講是一個負反饋的環(huán)境，會抑制突起，而負溫度梯度為負反饋會促進突起而形成枝

9、晶。也可以得出液態(tài)金屬過冷時析出晶體的溫度會高于液態(tài)金屬的結(jié)論，時間有限，未作深入探討。）2半固態(tài)高壓結(jié)晶凝固理論在常壓作用下的金屬凝固過程中，起主導作用的參數(shù)是熔體溫度，此時壓力對凝固動力學和熱力學參數(shù)產(chǎn)生的影響可以不計，但在高壓條件下，壓力變成一個不可忽略的因素。壓力通過影響凝固動力學參數(shù)、熱力學參數(shù)，最終改變了微觀組織演變機制。2.1高壓對熔體粘度的影響高壓作用會對熔體中原子的運動產(chǎn)生重要影響，從而改變?nèi)垠w的粘度，通常壓力與熔體粘度之間滿足下面的關(guān)系：為常壓下的粘度系數(shù)，為粘滯流變激活能，為熔體體積，為玻爾茲曼常量，為阿伏加德羅常數(shù)，為絕對溫度，為作用在熔體上的壓力。上式表明，熔體的粘度

10、系數(shù)隨壓力升高而增加，使得金屬原子的自由行程受到限制。2.2高壓對凝固溫度的影響將描述液-氣的克拉珀龍方程引入到高壓作用下的固-液轉(zhuǎn)變過程，可以得到：為物質(zhì)的熔點，為熔化時體積的變化，為熱焓，壓力改變時該值的變化可以忽略。上式表明，物質(zhì)熔點隨壓力的變化受固液相變體積變化影響，當熔化過程為膨脹反應時，熔點隨壓力增加而升高；當熔化過程為壓縮反應時，熔點隨壓力增加。2.3高壓對密度和熱導率的影響在一定壓力范圍內(nèi)，隨著壓力增加，已結(jié)晶的合金密度有明顯提高。加壓時，由于合金致密度提高，縮短了原子間平均距離，熱導率有所提高。但這種提高有限，并不能明顯加快合金的凝固速度。2.4高壓作用下的溶質(zhì)擴散模型高壓作

11、用下，溶質(zhì)擴散系數(shù)可以描述為:式中：為氣體常數(shù)，為原子自由行程長度，為液相初始體積。該式表明，溶質(zhì)擴散系數(shù)受原子自由行程長度和壓力的影響，在增加壓力時，原子自由行程長度將減小，兩者都將使溶質(zhì)擴散系數(shù)減小，可見高壓將抑制溶質(zhì)擴散。金屬凝固過程中，溶質(zhì)擴散起到重要作用，析出的溶質(zhì)將富集在固液界面附近，隨之引起界面出現(xiàn)成分過冷現(xiàn)象。由于高壓抑制溶質(zhì)擴散，將導致凝固界面的溶質(zhì)富集程度加劇，增大凝固過程的過冷度，從而對晶粒形核與長大都產(chǎn)生重要影響，改變凝固過程的微觀組織演變機制。但從另一個角度，由于高壓作用導致凝固過程的深過冷，溶質(zhì)來不及析出，也可能使得偏析現(xiàn)象得到改善，獲得溶質(zhì)分布均勻的凝固組織。2.

12、5高壓作用下晶粒形核模型在結(jié)晶學中，對于單組份的物質(zhì)或一致熔化的化合物，忽略轉(zhuǎn)變時間的影響，其均勻成核速率可表示為：式中,為常數(shù)，為熔化潛熱，為相對過冷度，為常壓下晶化激活能，為原子體積，為成核激活能。顯然，越小，成核速率越大，將其對求偏導，可得:與前兩項相比，最后一項為一較小量，可忽略不計。因此，上式的值由前兩項決定。當熔化為膨脹反應時，如果有，由于壓力使結(jié)構(gòu)趨于有序化，則上式前兩項均為負值，形核率隨壓力增加而迅速增大；而當時，形核率隨壓力增加比較復雜，當式中第二相起主導作用時，形核率隨壓力增加而增大，而當?shù)谝豁椘鹬鲗ё饔脮r，形核率隨壓力增加而減小。壓縮反應的形核率變化規(guī)律與膨脹反應相反。2

13、.6高壓作用下晶粒長大模型晶體的生長速度可以表達為:式中：為原子間距，為擴散系數(shù)，是與界面狀況有關(guān)的因子，表示界面上適合于生長的位置在整個界面中所占的比例，為液固兩相自由能差。上式中，則上式可以簡化為。熔化時為膨脹反應的合金在凝固過程中，一方面增加壓力導致原子間距減小，另一方面壓力增加抑制擴散，一般情況下，原子擴散占主導作用，故晶粒長大受到抑制；而對于熔化時為壓縮反應的合金凝固，壓力總是抑制晶粒長大。2.7結(jié)論從高壓作用的合金凝固機理可知，高壓具有促進形核、減小擴散系數(shù)及抑制晶粒長大等優(yōu)點，所以利用高壓技術(shù)可以制備新材料和改變現(xiàn)有材料的性能。高壓作用下的合金凝固的研究已經(jīng)具備了一定的基礎(chǔ)，并將

14、在未來凝固理論完善、新材料制備方面發(fā)揮更重要的作用。3半固態(tài)金屬組織的形成機理目前半固態(tài)材料制備過程中的枝晶破碎與球化機理仍然是許多學者努力研究的一個基礎(chǔ)理論問題。其中，比較經(jīng)典的理論解釋就是在外場作用下液態(tài)合金發(fā)生以下作用過程：枝晶裝凝固枝晶破碎磨圓、熟化球化。這種解釋可以認為是外場作用下球形晶形成的一個基本機制，另外一種解釋就是攪拌作用下，合金熔體在均勻的成分場與溫度場條件下的整體爆發(fā)形核機制。3.1經(jīng)典的半固態(tài)組織形成機理：枝晶破碎磨圓、熟化球化機制3.1.1枝晶臂機械剪切斷裂機制Flemings等人認為，攪拌作用會在凝固過程的合金中引起應力應變場，攪拌引起的黏性流體流動帶來的剪切力對合

15、金凝固過程中的樹枝晶產(chǎn)生剪切作用。當枝晶臂抗剪強度小于攪拌引起的剪切力時，枝晶臂就從母晶上斷裂，使凝固后的枝晶臂發(fā)生破碎，破碎的枝晶臂可能游離稱為新的晶核，從而出現(xiàn)晶粒的細化和增值。由于對枝晶周圍黏性流體層引起的剪切力難以估算，因此在簡單條件下的計算也不能很好地驗證枝晶剪切斷裂的作用機制。另外在半固態(tài)金屬中觀察到的晶體內(nèi)部并沒有發(fā)現(xiàn)明顯的斷裂缺陷，所以有學者對該機制提出了疑義，并認為攪拌不能使枝晶折斷，只能使枝晶臂發(fā)生彈性或者塑性彎曲。3.1.2枝晶臂塑性彎曲誘導晶界上的液相浸潤機制Voleg等人根據(jù)一系列分析和實驗提出了枝晶臂塑性彎曲誘導晶界上的液相浸潤機制。首先，黏性流體流動帶來的應力會使

16、枝晶臂發(fā)生彎曲，塑性彎曲應變在流體作用下通過不斷位錯增值而不斷集聚。在熔體溫度條件下，位錯發(fā)生重組，并通過攀移與合并而形成新的晶界。由于形成的晶粒取向不同，形成了大角度晶界。大角度晶界面能與液相表面張力、液固相界面能發(fā)生力的作用，當大角度晶界的取向角超過20°時，則晶界并沿著晶界快速侵潤，直到液相將枝晶臂從其主干上分離下來。這種機制提出后，受到國際上許多學者的關(guān)注，同時提出了許多疑問，該機制在解釋半固態(tài)組織的形成方面受到許多挑戰(zhàn)。 圖4 Al-Cu合金在攪拌作用下枝晶臂的彎曲圖4 A2017合金鑄坯在580°加熱時液相沿晶界的滲透3.1.3枝晶生長熟化過程引起的枝晶根部熔斷

17、機制Flemings等認為，枝晶在生長熟化的過程中，枝晶根部溶質(zhì)不容易被帶走，溶質(zhì)容易被推擠到該部位，使枝晶臂根部富積溶質(zhì)使該處熔點降低。另外，根據(jù)凝固熱力學可知，合金的平衡熔點與液固相界面的曲率有關(guān)：為固相曲率造成的平衡熔點的改變，為液固相界面的平均曲率，為液固轉(zhuǎn)變的焓變，為固相的摩爾體積，表示界面張力，是液固界面為平面時的熔點。當曲率值r為正時，即界面為凹形時，由于界面作用，實際平衡熔點下降，曲率半徑越小，曲率越大，平衡熔點越低。因此，在枝晶根部的凹谷處，合金平衡熔點較低，在加上能量起伏與凝固潛熱作用，使該處發(fā)生熔斷，枝晶臂成為游動的新晶粒。攪拌引起的流體的流動通過一下幾種作用促進了枝晶臂

18、的熔斷過程：1）流體的流動會改變或加速枝晶生長過程中溶質(zhì)在液相的擴散；2）流體流動引起了能量起伏波動；3）流體流動使枝晶在根部產(chǎn)生應力集中。4）Hellawell等許多學者也都認為攪拌會使熔體產(chǎn)生強烈的溫度起伏和成分起伏，引起二次臂根部的熔斷。3.1.4枝晶碎片的球化過程在剪切攪拌的過程中，枝晶碎片的球化過程一般認為與兩個作用機制有關(guān)：一個是“磨圓”作用，另外一個是熟化引起的球化生長作用。由于攪拌引起的固相顆粒之間的碰撞“磨圓”作用，枝晶碎片不斷向球狀晶演化。同時，由于懸浮于液態(tài)金屬中的固相顆粒處在攪拌引起的均勻的成分場與溫度場下各個方向的生長幾率相同，所以不存在擇優(yōu)生長。另外，在熟化過程中，

19、由于表面能的作用，固相顆粒向盡量縮小表面積的趨勢進行生長，因此固相顆粒向球狀形態(tài)生長。圖5 攪拌條件下球狀初生晶粒演化機制示意圖3.2熔體整體爆發(fā)形核與枝晶抑制生長機制前面所述理論是基于合金首先以枝晶凝固的基礎(chǔ)之上的。然而，實驗證明，在一定的工藝條件下，合金熔體會直接以球狀長大。Molenaar等提出，攪拌可以減小液固界面前溶質(zhì)的富集，在小的溫度梯度下就會以非枝晶狀生長。此后，許多學者也都發(fā)現(xiàn)了熔體中非枝晶或球狀晶的直接生長的現(xiàn)象。在攪拌作用下，熔體中存在強烈的對流，形成一個相對均勻的溫度場與成分場，結(jié)晶過程是通過晶體的形核與張大來完成的，強烈的對流使熔體溫度在較短時間內(nèi)降低到凝固溫度，熔體中

20、大量的有效形核質(zhì)點，這些質(zhì)點在適宜的條件下能夠形成大量的晶核，對流引起的晶粒漂移有極大地增大了形核率。而在長達過程中，晶體的生長則受到了強烈的抑制作用。許多學著認為，粒狀游離晶同時還會發(fā)生自旋運動，這就使晶粒周圍環(huán)境趨于均勻，利于球狀生長?；谏鲜鲈?，在強烈的對流條件下晶體不進行擇優(yōu)生長，而只能在各個方向長大，于是獲得了球狀的非枝晶組織。4流變充填理論流變學是物理學中的一個分支學科，專門研究固體、液體、液固混合物、液氣、固氣混合物的流動和變形規(guī)律。在流變學中物體的流變性能可用三種基本模型描述：彈性體（虎克體）、黏性體（牛頓體）、塑性體（圣維南體）。在自然材料和工程材料中，物體的流變性能往往是

21、很復雜的。對于材料的復雜流變性能，可用三種基本模型的機械串并聯(lián)的組合來表示。比如開爾芬體的流變性能可用虎克體與牛頓體的機械模型并聯(lián)以后出現(xiàn)的流變性能來表示。類似還有麥克斯偉體、施偉道夫體、賓漢體。金屬在液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變的過程中，隨著溫度的下降，由全液態(tài)變?yōu)橐汗虘B(tài)（固態(tài)質(zhì)點較少，晶粒尚未連成骨架，為液態(tài)合金所包圍）、固液態(tài)（固態(tài)晶粒連成骨架，在骨架之間有液態(tài)合金），最后成為全固態(tài)，其流變模型從牛頓體變?yōu)閭嗡苄泽w、賓漢體，最后為彈塑性體。半固態(tài)加工過程中，漿料可以以一種連續(xù)均勻的層流方式填充型腔，避免了全是液體時，由于紊流干擾而引起的制件內(nèi)部氣孔或空洞的產(chǎn)生。4.1流體的流動類型流體運動存在兩種不同

22、的流動狀態(tài)：層流和紊流?？梢愿鶕?jù)雷諾數(shù)進行判斷。為雷諾數(shù)，為流體在管道內(nèi)的平均流速，為管道直徑，為流體粘度表示流體密度。當圓管中流體雷諾數(shù)大于臨界雷諾數(shù)時，流體流動類型為紊流，否則為層流。流體流動時，其內(nèi)部抵抗流動的阻力稱為黏度，這種抵抗流動的阻力表現(xiàn)為流體的內(nèi)摩擦力。理想黏性流體的流動符合牛頓黏性定律，稱為牛頓型流動，其剪應力和剪切速率成正比，即，式中為剪應力，為剪切速率，為黏度。凡不服從牛頓黏性定律的流體統(tǒng)稱為非牛頓型流體。其基本特征是，在一定的溫度下，其剪應力與剪切速率不成正比關(guān)系，其黏度不是常數(shù)，而是隨剪應力或剪切速率的變化而變化的。為了表征非牛頓流體黏度，工程上常采用表觀黏度的概念，

23、并定義為。圖6 牛頓流體和非牛頓流體的流動曲線針對半固態(tài)金屬的流變特性，許多研究者研究的結(jié)果是：在變溫非穩(wěn)態(tài)時，半固態(tài)金屬呈牛頓流體特征（固相分數(shù)<0.2）、偽塑性流體特征（固相分數(shù)<0.4）和賓漢體流體特征（固相分數(shù)>0.4）;在等溫穩(wěn)態(tài)流變條件下，半固態(tài)金屬具有偽塑性流動的流變特性。4.2半固態(tài)合金流變行為的實驗研究Haxmanan和Flemings研究Sn-15%Pb合金在平行板黏度計重的流變行為時發(fā)現(xiàn)，Sn-15%Pb合金的固相分數(shù)為0.30.6時，非枝晶組織的流變特性服從非牛頓流體的密定律模型：式中A、B、c、d常數(shù)；為表現(xiàn)黏度；為剪切速率，為固相分數(shù)，m和n分別為

24、冪定律因數(shù)和冪定律指數(shù)。(1) 變溫非穩(wěn)態(tài)流變行為研究圖7是半固態(tài)Sn-15%Pb合金連續(xù)冷卻時的變溫流變曲線，有限屈服應力和流行參數(shù)根據(jù)實驗結(jié)果得出?？梢姡诠滔喾謹?shù)小于0.2時，冪定律指數(shù)n接近于1，流變曲線呈一系列經(jīng)過原點的直線，并且半固態(tài)金屬的黏性主要是有少量液相與少量細小固相見得相對運動產(chǎn)生，因而呈牛頓流體特征。當固相分數(shù)在0.25到0.40之間時，冪定律指數(shù)小于1，流體呈現(xiàn)偽塑性特征。隨著固相分數(shù)增加，固相聚集團中長成一體的固相也增加，當固相聚集團城不連續(xù)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)時（固相分數(shù)大于0.4），半固態(tài)金屬開始呈現(xiàn)明顯的屈服現(xiàn)象，流變曲線又呈線性變化，流體呈賓漢體流型。圖7 半固態(tài)Sn-1

25、5%Pb合金連續(xù)冷卻時的變溫流變曲線 圖8顯示出剪切速率對半固態(tài)Sn-15%Pb 合金表觀黏度的影響曲線。由圖可見，表觀黏度強烈地依賴于剪切速率，隨著剪切速率的上升而下降。即剪切速率越高，表觀黏度開始急劇上升，所對應的固相分數(shù)值也越大；在剪切速率恒定時，半固態(tài)金屬的表觀黏度隨固相分數(shù)的增加而增加。圖9是冷卻速度對半固態(tài)Sn-15%Pb合金表觀黏度的影響曲線。由圖可見，半固態(tài)金屬的表觀黏度度隨冷卻速度的上升而上升。由于增加剪切速率和降低冷卻速度引起球狀顆粒密度增加，顆粒之間的摩擦加劇，顆粒更圓潤，顆粒運行更易進行，因而表觀黏度度下降。對上述實驗結(jié)果，許多學者提出了相應的數(shù)學模型，在此不再贅述。圖

26、8 剪切速率對半固態(tài)Sn一15%Pb合金表觀黏度的影響曲線圖9冷卻速度對半固態(tài)Sn一15%Pb合金表觀黏度的影響曲線(2)等溫穩(wěn)態(tài)流變行為研究等溫穩(wěn)態(tài)試驗不僅能準確地表征半固態(tài)金屬的流變行為，而且也是推導本構(gòu)方程的第一步。在等溫流變條件下，半固態(tài)金屬具有偽塑性流體（剪切變稀行為）、賓漢流體等多流型特性。圖10(a)是半固態(tài)Sn15%Pb合金的等溫流變曲線。由圖可見，等溫流變時，半固態(tài)漿液的流型不僅與固相分數(shù)有關(guān)，而且與剪切速率的變化范圍有關(guān)。圖10(b)是半固態(tài)Sn15%Pb合金等溫流變時流型變化規(guī)律，把等溫流變曲線在整個剪切速率變化范圍內(nèi)分為四段，在等溫流變開始時，半固態(tài)金屬漿液的顯微組織對

27、應于初始剪切速率為少。在低剪切速率夕、（I段）切變流動時，原來分離的固相出現(xiàn)明顯的聚集、合并生長，改變了流變開始時合金漿液的組織狀態(tài)，這種新的組織狀態(tài)在夕增大到一定程度時，開始向原始組織狀態(tài)演變，出現(xiàn)剪應力峰；隨后，剪切速率隨固相分數(shù)上升而下降的特性（II段）正反映出新組織中聚集、合并固相的分離和碎斷，使流體流動的阻力減??；組織變化完成后的流變曲線（III段），流體流型隨固相分數(shù)的變化規(guī)律與變溫流變時的情況相似，但呈現(xiàn)賓漢體流型時的固相分數(shù)明顯大于變溫流變時的情況。這是因為合金漿液在等溫切變流動中，固相形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的傾向較弱；IV段曲線所呈流型如表1所示。圖10 半固態(tài)Sn-15%Pb合金的等

28、溫流變曲線及流型變化規(guī)律（左a，右b）表1 IV段曲線所呈流型R . Mehrabian 引用固相聚集團的形成解釋這種等溫穩(wěn)態(tài)剪切變稀行為：切變打碎了固相聚集團間的薪結(jié)，因此，固相聚集團尺寸隨剪切速率的增加而減小，并引起其中包容殘留液相的析出。剪切速率越高，被包容殘留液相的量越小，因而表觀黏度下降。5半固態(tài)金屬的力學行為5.1變形機制與傳統(tǒng)金屬相比，半固態(tài)金屬的優(yōu)越性歸功于其近球形的固相和其間的相。為此人們對球形固相及液相在變形中所起的作用進行了各種探索，并力從實驗上予以證明。通過對具有枝晶狀及等軸晶狀的合金進行無約束壓縮驗，表明在液體充滿固體骨架的變形過程中，液相偏析程度強烈地取決于固相幾何

29、形狀，其次是應變速率。具有枝晶組織的合金明顯地比具有等軸晶組織合金所產(chǎn)生的液相偏析嚴重，且其滲透性也比球形顯微結(jié)構(gòu)的嚴重得多。材的近似固態(tài)特性是由于晶粒聚集團間的機械連接，施加于半固態(tài)體的宏觀應由固相和液相承擔。應力的偏應力部分僅由固相承擔，靜水壓力分別由固相液相承擔，液體承擔的壓力被稱為孔隙壓力，孔隙壓力是由多孔固體骨架的體變化引起的液相流動的阻力發(fā)展而來的。隨著人們對半固態(tài)金屬變形機的研究，初步得出了以下結(jié)論：1）固相和液相的接觸形態(tài)不斷變化，液相的黏性和固相的變形抗力受面的熔融、凝固和擴散等的影響。 2）液相界于固相粒子之間，固相粒子之間幾乎沒有結(jié)合力，對變形和流的阻力很小。 3）隨著固

30、相率的降低，金屬呈黏性流體狀，在很小的外力作用下就可以生變形和流動。4）當施加外力時，液相和固相往往分別流動，雖然與外力的施加方法和時的約束（邊界）條件有關(guān)，但通常液相先行流動。當固相率很低或很高時，或加工速度（變形速度）很高時，上述現(xiàn)象不明顯；而當固相率為中等數(shù)值和加工度低時，上述現(xiàn)象很明顯。Chen與Tsao對半固態(tài)A356鋼采用電磁攪拌生成無枝狀晶的半固態(tài)漿料對其進行壓縮變形。研究半固態(tài)漿料的流動規(guī)律，認為主要有以下機制:1）液相流動機制（liquid flow，LF）：圖(10a),變形主要通過液相的流動來實現(xiàn)。在變形過程中，液相橫向流動以實現(xiàn)材料的變形，而固相粒子僅在垂直方向相向移動

31、以達到垂直方向形狀的改變。固相偏聚在中心區(qū)，而液相分布在邊部。該機制所需的變形力很小。由于液相流動需要時間，所以該機制只能在很低的變形速率下才能出現(xiàn)。 2）液一固相顆?；旌狭鲃訖C制：圖(10b),變形是通過固相粒子和液相共同移動來實現(xiàn)的。固相粒子隨著液相在垂直向及橫向都移動，結(jié)果， FLS 機制變形所需的變形力比 LF 的要大。3）固相顆粒間的滑移機制（sliding between solid particles , SS) ：圖(10c),變形是通過固相粒子的相互滑移實現(xiàn)的。變形力不僅要克服固相粒子滑移所產(chǎn)生的摩擦力，還要克服由于周圍粒子對它的限制。 4) 固相顆粒的塑性變形機制（plas

32、tic deformation of solid particles , PDS)：圖(10d),變形是由固相粒子的塑性變形來實現(xiàn)的。變形力要克服屈服強度。當然， PDS 機制仍存在粒子的滑移，但與 SS 相比，滑移是很小的。 圖11 四種半固態(tài)漿料的固液相塑性流動機制研究表明，當固相粒子被液相包圍時，以LF及FLS為主，而當固相粒子相互接觸時，以SS及PDS為主，當固相率及變形速率增加時，從以LF及FLS為主變?yōu)橐許S及PDS為主。圖10為4種半固態(tài)漿料的固-液相塑性流動機制的示意圖及實驗觀測結(jié)果，該圖表征了在不同固相率條件下，半固態(tài)漿料在變形過程中的固-液兩相參與變形的塑性流動情況。從圖中

33、可以看出，固相率的大小直接影響到變形過程中固-液兩相的塑性流動機制。當固相率較低時，半固態(tài)漿料的塑性變形以液相的流動和固-液兩相的混合流動為主。隨著固相率的提高，固一液兩相的塑性流動機制發(fā)生了變化，這時主要以固相顆粒的滑動和塑性變形為主。5.2變形特點半固態(tài)合金在液固兩相區(qū)發(fā)生的塑性變形與常規(guī)鑄造合金在液固兩相區(qū)發(fā)生的塑性變形也是不同的。常規(guī)鑄造的整體應力水平比半固態(tài)的要高許多，這是由于常規(guī)鑄造合金在液固兩相區(qū)的收縮變形，不但有枝晶之間的相互滑動，而且有枝晶本身的變形與破碎，而固相枝晶的變形力要比晶粒之間的摩擦力大許多倍。因此，在同樣的變形條件下，常規(guī)鑄造在液固兩相區(qū)的變形力比半固態(tài)的變形力要

34、大得多。無論是常規(guī)鑄造合金，還是半固態(tài)合金，在液固兩相區(qū)發(fā)生塑性變形，都會有液固分離的現(xiàn)象發(fā)生，不同的是，二者液固分離的程度不同。常規(guī)鑄造合金在液固兩相區(qū)發(fā)生塑性變形時，枝晶是互相牽扯的，單個枝晶隨液相移動非常困難。因此，隨著變形過程的繼續(xù)，枝晶互相纏結(jié)在一起，而液相則被擠了出來。半固態(tài)合金試樣則不同。當變形量較大的時候，它的邊緣會像“泥塊”一樣開裂。但是看不到“流湯”的現(xiàn)象。這是由于固相顆粒是包裹在液相中隨液相流動的，而液體幾乎沒有什么抗拉強度，因此試樣的邊緣在表面拉應力的作用下彼此分開，造成試樣邊緣開裂。在半固態(tài)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，要盡可能使坯料始終處于三向壓應力狀態(tài)來改善其表面狀態(tài)，生產(chǎn)出合

35、格的產(chǎn)品。5.3力學模型由于金屬半固態(tài)塑性成形工藝是一種嶄新且有前途的工藝，所以目前許多研究者除了進行相關(guān)的實驗研究以外，還對金屬在半固態(tài)的變形行為進行了理論分析。一般來說，用于描述金屬在半固態(tài)下變形的模型都使用基本相同的兩個理論為基礎(chǔ)，用連續(xù)多孔體本構(gòu)方程來描述固體骨架的變形行為，用達西定律來描述液相的流動，并將二者相互耦合。近凈成型技術(shù)的應用第二篇 近凈成型現(xiàn)有技術(shù)及新進展1近凈成型技術(shù)概述近凈成形技術(shù)是指零件成形后，僅需少量加工或不再加工，就可用作機械構(gòu)件的成形技術(shù)。它是建立在新材料、新能源、機電一體化、精密模具技術(shù)、計算機技術(shù)、自動化技術(shù)、數(shù)值分析和模擬技術(shù)等多學科高新技術(shù)成果基礎(chǔ)上，

36、改造了傳統(tǒng)的毛坯成形技術(shù)，使之由粗糙成形變?yōu)閮?yōu)質(zhì)、高效、高精度、輕量化、低成本的成形技術(shù)。它使得成形的機械構(gòu)件具有精確的外形、高的尺寸精度、形位精度和好的表面粗糙度。該項技術(shù)包括近凈形鑄造成形、精確塑性成形、精確連接、精密熱處理改性、表面改性、高精度模具等專業(yè)領(lǐng)域，并且是新工藝、新裝備、新材料以及各項新技術(shù)成果的綜合集成技術(shù)。近凈成形技術(shù)工藝很多，如傳統(tǒng)的電渣精鑄(包括電渣轉(zhuǎn)注、電渣金屬管材)、微弧冶煉、粉末冶金的基礎(chǔ)上引入強制冷卻、快速凝固等技術(shù)，等靜壓成形、擠壓成形、超塑成形、金屬注射成形等實現(xiàn)合成和加工一次完成的近凈成形技術(shù)。近凈成形的特點如下：傳統(tǒng)工藝與新技術(shù)的結(jié)合和發(fā)展；工藝先進、工

37、序簡化；生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、產(chǎn)品易轉(zhuǎn)化。2粉末注射成型技術(shù)簡介粉末注射成型技術(shù)從七十年代初開始，迄今已歷時三十年。其中由德國BASF公司的Bloemacher于90年代初開發(fā)的金屬粉末注射成型工藝成為粉末注射成型實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的一個重大突破。它采用聚醛樹脂作為粘劑，并在酸性氣氛中快速催化脫脂，不僅大大縮短了脫脂時間，而且這種催化脫脂能在低于粘結(jié)劑的軟化溫度下進行，避免了液相的生成，有效地控制了生坯的變形，保證了燒結(jié)后的尺寸精度。這種工藝不僅大大降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)率，并且可生產(chǎn)尺寸較大的零件和制品，擴大了粉末注射成型的應用范圍，從而使粉末注射成型真正成為一種具有競爭力的粉末冶金近凈成型技術(shù)

38、. 其基本技術(shù)原理為：粉末和有機粘結(jié)劑，然后在一定溫度下采用適當?shù)姆椒▽⒎勰┖驼辰Y(jié)劑混合成均勻的注射成型喂料，經(jīng)制粒后在注射成型機上將其注入模腔內(nèi)冷凝成型，獲得的成型坯經(jīng)過脫脂后燒結(jié)致密化成為最終產(chǎn)品。 粉末注射成型技術(shù)工藝流程圖如圖4-6所示，圖4-6粉末注射成型的工藝流程其中各個工藝流程為：（1）原料粉末粉末注射成型對原料粉末的要求較高，包括粉末的形貌、粒度、粒度組成、比表面積、松裝密度等。 目前生產(chǎn)粉末注射成型用原料粉末的方法主要有羰基法和霧化法。羰基法只能生產(chǎn)Fe和Ni等少數(shù)幾種金屬粉末，不易生產(chǎn)包含兩種以上元素的合金粉,高壓氣體霧化、超音速層流氣體霧化技術(shù)。 （2）粘結(jié)劑粘結(jié)劑被作為

39、運載顆粒的工具,它具有增強粉體流動性和維持坯塊形狀的雙重作用。對粘結(jié)劑的一般要求為:與粉末接觸角小、粘結(jié)力強; 為保證注射成型和脫脂的順利進行，同時擔負著傳遞流動和保持形狀雙重作用的粘結(jié)劑一般采用多組元體系，即由流動性好的組成，二者以適當比例搭配以獲得高的粉末裝載量。另外，還需添加少量表面活性劑。低熔點組元(石蠟，植物油等)和具有較好保形性和較高熔點的聚合物組元(如聚醛樹脂等)且不能與粉發(fā)生兩相分離;在冷卻后具有一定的強度和脆性。（3）混煉混煉就是在一定裝置和一定溫度下，將原料粉末及粘結(jié)劑進行混合并充分有效地攪拌，使其均勻化符合注射要求的過程。這一工藝步驟非常重要，因為喂料的性質(zhì)將決定最終注射

40、成產(chǎn)品的性能，涉及到粘結(jié)劑和粉末加入的方式和順序，混煉的溫度，混煉裝置特性等多種因素（4）注射成型注射成型是獲得所需形狀的預成形坯的過程，是整個工藝過程的關(guān)鍵。因為，粉末注射成型產(chǎn)品的缺陷大部分都是在注射成型過程中形成的，如裂紋、孔洞、分層、粉末與粘結(jié)劑分離等。而這些缺陷往往要在脫脂和燒結(jié)完成、注射應力被釋放后才能發(fā)現(xiàn)。缺陷形成的原因除由于原料粉末不合格、粘結(jié)劑選擇不當、喂料混煉不合格等因素外，主要取決于注射成型時的工藝條件。注射成型時，對可能產(chǎn)生缺陷的控制應從成型的工藝參數(shù)如注射溫度、注射時間、開模時間等的設(shè)定和喂料在模具型腔內(nèi)的流動為兩個方面進行考慮。（5）脫脂脫脂就是采用一定的物理或化學

41、方法，使成型生坯中的粘結(jié)劑組元全部脫除的過程。它是粉末注射成型過程中耗時最長的一步，也最為關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。由于粘結(jié)劑體系的多樣化，脫脂的方法也就多種多樣。評價各種脫脂技術(shù)最重要的指標是脫脂時間，目前金屬粉末注射的脫脂時間已由最初的幾天縮短到幾個小時。另外，在脫脂時若能避免液相的生成，則可有效控制生坯的變形，保證燒結(jié)后的尺寸精度。就其本質(zhì)而言，脫脂的基本方法有四種：熱脫脂、溶劑脫脂、催化脫脂和虹吸脫脂。（6）燒結(jié)均勻的成型喂料對減小最終產(chǎn)品的變形量很重要，高的粉末裝載密度同樣會減小燒結(jié)時的收縮量。此外，如果粗細粉末搭配，使得喂料中的原料粉末裝載量大大提高，則可大大減小尺寸收縮。另外，最新的研究表

42、明，低溫燒結(jié)技術(shù)有利于尺寸的控制。燒結(jié)燒結(jié)是粉末注射成型工藝的最后一道工序。通過燒結(jié)，使得產(chǎn)品達到全致密或接近全致密化。粉末注射成型技術(shù)中由于采用了大量的粘結(jié)劑，故燒結(jié)時收縮比非常大，一般達13%25%，這就需要控制變形和控制尺寸精度。3微弧熔煉近凈成形技術(shù)簡介微弧熔煉是采用堆焊與引入微機或機器人操作控制成形的工藝。由于傳統(tǒng)焊接工藝往往由于工藝參數(shù)難控制，造成性能不穩(wěn)定，而堆焊成形更為困難。采用微機控制，由于工藝參數(shù)穩(wěn)定可獲得高質(zhì)量成形件。此項技術(shù)首先在德國獲得應用。建造了1臺由微機控制的1 6個埋弧焊串聯(lián)焊頭設(shè)備，在5個月內(nèi)生產(chǎn)出了中直徑5.79×1 0.36m、重量達350t的大

43、型壓力容器實現(xiàn)了100% 的堆焊成形。通過控制埋弧焊工藝參數(shù)，獲得了成分均勻、無偏析的顯微組織；控制焊接熱周期使后一道工序恰恰是前一道工序的退火溫度，獲得了細小的晶粒組織，而無需進行熱處理；與普通鍛造工藝相比，該工藝的制品有較高的強度和韌性，性能穩(wěn)定，無各向異性。4噴射沉積近凈成形技術(shù)簡介噴射沉積成形是一種新興快速凝固技術(shù)，已被廣泛應用于快速凝固材料的研究。從70年代開始英國Osprey5公司成功地將Singer提出的噴射沉積原理用于半成品毛坯的生產(chǎn)，而后該公司又獲得了多項專利。所以又稱Osprey技術(shù)。近年快速凝固技術(shù)發(fā)展很快，工藝方法也很多，但往往只能獲得徽品或非晶顆?；虮?，限制了它的應

44、用。而噴射沉積成形既可保持非晶或微晶組織又可成形，是一種很受重視的新工藝方法。噴射沉積成形技術(shù)由于其經(jīng)濟性優(yōu)于粉末冶金和快速凝固工藝。具有廣泛的應用前景。與粉末冶金相比，它省去了制粉所必需的貯運、成形、燒結(jié)等工序。用粉末法生產(chǎn)管材。要經(jīng)過12道工序，而噴射沉積只經(jīng)過8道工序；產(chǎn)品的形狀機動性較大，只要改變基板的運動方式，就可生產(chǎn)出管、盤、帶、捧材；沉積速度快。目前，采用4個噴嘴，每分鐘可以噴射成形750kg鋼管，收得率達到8095%，遠高于粉末冶金法。據(jù)報導，日本已成功地將此法用于軋輥生產(chǎn)。噴射沉積最大的問題是存在315%的孔隙率，若能很好地解決這一問題，其用途將更加廣泛。目前，我國已有一些單

45、位在從事這方面的研究工作，但只是試驗室的水平，遠未達到工程項目的程度，與英國、瑞典、德國等國相比，差距甚大。5精密鑄造簡介精密鑄造是用精密的造型方法獲得精確鑄件工藝的總稱。精密鑄造包括：熔模鑄造、陶瓷型鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、消失模鑄造。其中較為常用的是熔摸鑄造：選用適宜的熔模材料制造熔模；在熔模上重復沾涂料與撒砂工序，硬化型殼及干燥；再將內(nèi)部的熔模溶化掉，獲得型腔；焙燒型殼以獲得足夠的強度，燒掉殘余的熔模材料，；澆注所需要的金屬材料；脫殼后清砂，從而獲得高精度的成品。根據(jù)產(chǎn)品需要或進行熱處理與冷加工。精密鑄造又叫失蠟鑄造,它的產(chǎn)品精密、復雜、接近于零件最后形狀，可不加工或很少加工就直接使

46、用，故熔模鑄造是一種近凈形成形的先進工藝。我國古代：王子午鼎、銅禁、銅獅等等，都是熔模鑄造的杰作。自20世紀40年代熔模鑄造用于工業(yè)生產(chǎn)后，半個世紀中一直以較快的速度發(fā)展著。特別是歐美國家發(fā)展迅速?，F(xiàn)在熔模鑄造用于航空、兵器部門外，幾乎應用于所有工業(yè)部門，特別是電子、石油、化工、能源、交通運輸、輕工、紡織、制藥、醫(yī)療器械、泵和閥等部門。近幾年我國發(fā)展也迅速。熔模技術(shù)發(fā)展使熔模鑄造不僅能生產(chǎn)小型鑄件，而且能生產(chǎn)較大的鑄件，最大的熔模鑄件的輪廓尺寸以近m，而最小壁厚卻不到mm同時熔模鑄件也更趨精密，除線形公差外，零件也能達到較高的幾何公差熔模鑄件的表面鑄造角度值也越來越小，可達到a.m。6精密鍛造

47、簡介精密鍛造成形技術(shù)(凈成形)是指零件鍛造成形后,只需少量加工或不再加工即符合零件要求的成形技術(shù)。精密鍛造成形技術(shù)是先進制造技術(shù)的重要組成部分,也是汽車、礦山、能源、建筑、航空、航天、兵器等行業(yè)中應用廣泛的零件制造工藝。精密鍛造成形技術(shù)不僅節(jié)材料、能源,減少加工工序和設(shè)備,而且顯著提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本,從而提高產(chǎn)品的市場競爭能力。經(jīng)過30多年的發(fā)展,精密鍛造成形技術(shù)得到了飛速發(fā)展,取得了眾多的研究成果。目前已應用于生產(chǎn)的精密鍛造工藝很多。按成形溫度不同可以分為熱精鍛、冷精鍛、溫精鍛、復合精鍛、等溫精鍛等。3.1熱精鍛工藝鍛造溫度在再結(jié)晶溫度之上的精密鍛造工藝稱為熱精鍛。熱精鍛材料

48、變形抗力低、塑性好,容易成形比較復雜的工件,但是因強烈氧化作用,工件表面質(zhì)量和尺寸精度較低。熱精鍛常用的工藝方法為閉式模鍛,由于下料不準,模具設(shè)計、制造精度不夠等原因,閉式模鍛最后合模階段變形抗力很大,對設(shè)備和模具造成較大的損害。解決該問題常用的方法是分流降壓原理,即在封閉型腔最后充滿的地方設(shè)置形狀與尺寸大小合理的分流降壓腔孔。當型腔完全充滿后坯料的多余金屬從分流腔孔擠出,這樣既解決了坯料體積與型腔體積不能嚴格相等的矛盾,同時又降低了型腔的內(nèi)部壓力,有利于提高模具壽命。早在20世紀50年代,由于缺乏足夠的齒輪加工機床,德國人開始用閉式熱模鍛的方法試制直齒錐齒輪。3.2冷精鍛工藝冷精鍛是在室溫下

49、進行的精密鍛造工藝。冷精鍛工藝具有如下特點:工件形狀和尺寸較易控制,避免高溫帶來的誤差;工件強度和精度高,表面質(zhì)量好。冷鍛成形過程中,工件塑性差、變形抗力大,對模具和設(shè)備要求高,而且很難成形結(jié)構(gòu)復雜的零件。為克服冷精鍛成形工藝變形抗力大、填充效果差的問題,相繼開發(fā)了一些新的工藝方法,主要包括閉塞鍛造、浮動凹模鍛造、預制分流鍛造等。3.3溫精鍛工藝溫精鍛是在再結(jié)晶溫度之下某個適合的溫度下進行的精密鍛造工藝。溫鍛精密成形技術(shù)既突破冷鍛成形中變形抗力大、零件形狀不能太復雜、需增加中間熱處理和表面處理工步的局限性,又克服了熱鍛中因強烈氧化作用而降低表面質(zhì)量和尺寸精度的問題。它同時具有冷鍛和熱鍛的優(yōu)點,

50、克服了二者的缺點。但是溫精鍛工藝鍛造溫度低、鍛造溫度范圍狹窄且對其鍛造范圍要求較為嚴格,需要高精度專門的設(shè)備,而且對模具結(jié)構(gòu)和模具材料有較高的要求。3.4復合精鍛工藝隨著精鍛工件的日趨復雜以及精度要求提高,單純的冷、溫、熱鍛工藝已不能滿足要求。復合精鍛工藝將冷、溫、熱鍛工藝進行組合共同完成一個工件的鍛造,能發(fā)揮冷、溫、熱鍛的優(yōu)點,摒棄冷、溫、熱鍛的缺點。復合精鍛工藝生產(chǎn)的工件其機械性能、尺寸精度、表面粗糙度與其它一些工藝相比有所提高。因此,復合精鍛工藝是目前精鍛工藝發(fā)展的一個重要方向。3.5等溫精鍛工藝等溫精鍛是指坯料在趨于恒定的溫度下模鍛成形。為了保證恒溫成形的條件,模具也必須加熱到與坯料相

51、同的溫度。等溫模鍛常用于航空航天工業(yè)中的鈦合金、鋁合金、鎂合金等難變形材料的精密成形,近年來也用于汽車和機械工業(yè)有色金屬的精密成形。等溫鍛造主要應用于鍛造溫度較窄的金屬材料,尤其是對變形溫度非常敏感的鈦合金。等溫鍛造的零件一般具有薄的腹板、高筋和薄壁,此類零件坯料熱量很快被模具吸收,溫度迅速下降,采用普通鍛造方法,不僅需大幅度提高設(shè)備的噸位,而且也易造成模具的開裂。結(jié)語在進行有關(guān)半固態(tài)成型基本理論的學習過程中，首先閱讀了一些中文文獻，但是有關(guān)半固態(tài)成型基本理論的中文文獻并不多，也沒有查閱到整理特別好的綜述。之后，我借閱了幾本近凈成型方面專著，仔細閱讀，整理了上述內(nèi)容。首先，在介紹半固態(tài)凝固理論前簡要介紹了液態(tài)金屬凝固的一般理論，接寫來介紹了壓力對凝固過程的影響，并著重講述了半固態(tài)金屬組織的形成機理。最后講述了流變充填理論及半固態(tài)金屬的力學行為。通過本課程，我基本了解了半固態(tài)成型的基本理論，了解了很多半固態(tài)成型方法及各種快速原型技術(shù)，鍛煉了與人溝通的能力和查閱文獻的能力，收益頗多。由于時間較為倉促，文中多有寫不規(guī)范、不嚴謹之處，當以原著為