半固態(tài)成形技術(shù)及應(yīng)用

1、半固態(tài)成形技術(shù)及應(yīng)用摘要介紹了半固態(tài)成形技術(shù)的工藝原理，分析了機(jī)械攪拌、電磁攪拌、應(yīng)變誘導(dǎo)、冷卻斜坡等漿料制備方法和流變加工、觸變加工、注射加工等成形方法。分析了各種計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)和模擬方法在半固態(tài)成形方面的應(yīng)用，論述了目前國內(nèi)外半固態(tài)成形技術(shù)的應(yīng)用狀況和發(fā)展趨勢。隨著半固態(tài)成形技術(shù)研究水平的不斷提高，成形產(chǎn)品及應(yīng)用不斷增多，發(fā)展前景廣闊。關(guān)鍵詞：半固態(tài)加工；漿料制備；成形工藝；計(jì)算機(jī)模擬0引言20世紀(jì)70年代初,美國麻省理工學(xué)院D.B.Sepcner等研究人員在自制的高溫粘度計(jì)中測量Sn-15Pb合金高溫粘度時(shí)，發(fā)現(xiàn)了金屬在凝固過程中的特殊力學(xué)行為圖，即金屬在凝固過程中進(jìn)行強(qiáng)力攪拌，使枝晶破

2、碎，得到一種液態(tài)金屬母液中均勻地懸浮著一定固相組分的固液混合漿料（固相率甚至可高達(dá)60%）,具有很好的流動(dòng)性，易于通過普通加工方法制成產(chǎn)品，并冠以半固態(tài)加工1,人們一直沿用至今。半固態(tài)成形技術(shù)與其它的成行技術(shù)的區(qū)別在于：半同態(tài)漿料具有流變性和觸變性，變形抗力小，可提高成形速度，進(jìn)行復(fù)雜件成形，縮短加工周期，利于節(jié)能節(jié)材，也可進(jìn)行連續(xù)形狀的高速成形；與液態(tài)金屬加工相比，半固態(tài)漿料隨著同相分?jǐn)?shù)的降低，呈現(xiàn)粘性流體特性，在微小外力作用下可發(fā)生變形流動(dòng)，但粘度比液態(tài)金屬高，容易控制；當(dāng)周相分?jǐn)?shù)在極限值（約75%）以下時(shí)，漿料可以進(jìn)行攪拌，并可很容易混入異種材料的粉末、纖維，完成復(fù)合材料制備和成形；應(yīng)用

3、廣泛，凡具有固液兩相區(qū)的合金均可實(shí)現(xiàn)半固態(tài)加工，適用于多種加工工藝，如鑄造、軋制、擠壓和鍛壓，也正是這個(gè)優(yōu)點(diǎn)，才產(chǎn)生了多種金屬半固態(tài)成形工藝2,所以被譽(yù)為2l世紀(jì)最有發(fā)展前景的現(xiàn)代加工新技術(shù)。半固態(tài)金屬成形過程的模擬仿真，如半同態(tài)材料的二次加熱過程、凝固過程的溫度場的模擬仿真，充型過程流動(dòng)場的模擬仿真，觸變成形過程工件應(yīng)力應(yīng)變場的模擬仿真和組織變化的模擬仿真等，通過對(duì)這些單一或復(fù)合過程的模擬仿真技術(shù)的研究，可以對(duì)SSM±程中產(chǎn)生的諸如裂紋、氣孔缺陷等各種品質(zhì)問題進(jìn)行分析，對(duì)工藝方案進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)和性能進(jìn)行預(yù)測，從而達(dá)到改善產(chǎn)品品質(zhì)、提高生產(chǎn)率和降低成本的目的。半固態(tài)金屬成形技術(shù)

4、在許多發(fā)達(dá)國家如美國、意大利、瑞士、法國、德國、日本等已進(jìn)入了工業(yè)應(yīng)用階段。半固態(tài)金屬成形制品的主要市場是汽車工業(yè)，如空壓機(jī)、制動(dòng)器、發(fā)動(dòng)機(jī)、燃料供給裝置、懸掛裝置及汽車輪轂等。由于制品質(zhì)量優(yōu)異，大量用于安全性能要求較高的地方。另外，在電子、軍事和娛樂設(shè)施等方面也有著廣泛的用途。而我國的半固態(tài)金屬加工技術(shù)起步較晚，開始于20世紀(jì)70年代末。直到90年代以后，隨著國內(nèi)轎車工業(yè)的發(fā)展，先后有以下高校和科研機(jī)構(gòu)開展了這方面的研究：蘭州理工大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、東南大學(xué)、北京科技大學(xué)、北京有色金屬研究總院、上海交通大學(xué)、清華大學(xué)、東北大學(xué)以及華中科技大學(xué)等3,并取得了可喜的進(jìn)步。1半固態(tài)成形的科學(xué)含義

5、1.1 科學(xué)含義半固態(tài)加工利用了金屬從液態(tài)向固態(tài)或固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)固液共存的特性，在成形中降低了加工溫度，例如鋁合金，與鑄造相比，加工溫度可降低120c;變形抗力小，可一次加工形狀復(fù)雜、精度要求高的零件。這些特性，為零件近凈成形實(shí)現(xiàn)，提供了一條新途徑。半固態(tài)加工應(yīng)該是一個(gè)溫度概念，即從合金相圖上所看出的，該加工是在固一液溫度區(qū)間內(nèi)完成并未涉及合金在周一液溫度區(qū)間內(nèi)完成，并沒有涉及金屬在半固態(tài)區(qū)間處何種組織狀態(tài)和持某種特性，即所謂流變性和觸變性。由半固態(tài)加工的名稱起源可知，半固態(tài)加工，不僅是溫度的函數(shù)，而且是組織的函數(shù)，更確切說是性能函數(shù)4。1.2 半固態(tài)在相圖中的位置圖1是二元系共晶合金狀態(tài)圖

6、的一部分，化學(xué)組成為A的合金在液相線溫度Tl以下，在固相線溫度（這里指共晶溫度）Ts以上的溫度區(qū)域里，固相與液相共存，即處于半固態(tài)5。在這個(gè)范圍中的溫度T下，合金為保持平衡狀態(tài)，由成分為A'的固相和成分為A"的液相以a:b之比共存，這就是合金的半固態(tài)區(qū)。小合金元米的比例大2半固態(tài)漿料制備半固態(tài)坯料的制備就是采用一定手段使半固態(tài)漿料中的固相以球狀或橢球狀顆粒分布于液相中，目前采用的方法有以下幾種：2.1 機(jī)械攪拌法6機(jī)械攪拌時(shí)攪拌葉片與金屬熔體直接接觸，設(shè)備構(gòu)造簡單、工藝參數(shù)容易控制。機(jī)械攪拌過程中可以獲得很高的剪切速率，利于形成細(xì)小的近球形微觀結(jié)構(gòu)，但是攪拌槽內(nèi)部往往存在攪拌

7、到的死區(qū)，影響漿料的均勻性，攪拌葉片的腐蝕以及它對(duì)半固態(tài)金屬漿料的污染，都會(huì)對(duì)坯料質(zhì)量帶來不利的影響。機(jī)械攪拌制備的半固態(tài)金屬漿料固相顆粒尺寸在501001仙m之間。2.2 電磁攪拌法7電磁攪拌屬于非接觸式攪拌技術(shù)，利用電磁感應(yīng)力將初生的枝晶破碎，工作原理如圖2所示，其特點(diǎn)是金屬液純凈，適用于高熔點(diǎn)合金和大批量生產(chǎn)。但由于感應(yīng)電磁力從熔池邊界到熔體中心逐漸衰減，當(dāng)熔融金屬四周有凝固外殼形成時(shí)，攪拌效果大大減弱，因此不適合制備大尺寸的半固態(tài)金屬錠料。同時(shí)，電能消耗大，能源供給和攪拌器定子等裝置體積大。電磁攪拌與連鑄設(shè)備相結(jié)合可以為后續(xù)觸變成形連續(xù)生產(chǎn)錠料。圖2電磁攪拌法GC8C連續(xù)供給合金感應(yīng)線

8、圈液態(tài)合金冷卻區(qū)2.3 應(yīng)變誘導(dǎo)熔化激活技術(shù)8應(yīng)變誘導(dǎo)熔體活化法(straininducedmeltactivation,SIMA)的工藝過程是，首先制備鑄錠，然后對(duì)鑄錠進(jìn)行大的擠壓變形，以獲得晶粒細(xì)小的SIMA原料，再將鑄錠加熱到固液兩相區(qū)，進(jìn)行半固態(tài)成形。SIMA的關(guān)鍵是如何對(duì)鑄錠進(jìn)行大的擠壓變形，以獲得細(xì)小晶粒組織的鑄錠。2.4 冷卻斜坡法9冷卻斜坡法的工作原理如下：熔體首先流過冷卻斜坡，產(chǎn)生局部降溫、強(qiáng)烈滾動(dòng)和翻轉(zhuǎn)，再注人鑄型，產(chǎn)生強(qiáng)烈的攪拌；然后通過控制鑄型溫度，使金屬液冷卻到半固態(tài)溫度后保溫；當(dāng)達(dá)到要求的固相體積分?jǐn)?shù)時(shí)，再進(jìn)行流變成形或觸變成形。2.5 雙螺旋流變注射成形法10雙螺

9、旋流變注射成形法工作原理如圖3所示，雙螺旋擠壓器本身就是半固態(tài)漿料制備器，液態(tài)金屬在雙螺旋擠壓器制備成半固態(tài)漿料，進(jìn)入壓室后通過活塞形成一定的擠壓力和擠壓速度，擠入模具中使半固態(tài)漿料成形。加熱器圖3雙螺旋流變注射成形法2.6 其他方法Flemings等提出的新MIT工藝。在快速熱釋放的同時(shí)對(duì)合金進(jìn)行攪拌，使合金在半固態(tài)區(qū)進(jìn)行短時(shí)間緩慢冷卻或處于絕熱狀態(tài)，最后將合金冷卻到指定的溫度進(jìn)行成形。獲得半固態(tài)金屬漿料的方法還有剪切冷卻法、晶粒細(xì)化熱處理法、噴射沉積法、超聲振動(dòng)法、粉末冶金法等，但這些方法目前還處于實(shí)驗(yàn)研究階段，尚不能投入工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。3金屬半固態(tài)成形工藝當(dāng)前，金屬半固態(tài)成形的基本工藝方

10、法可分為流變成形和觸變成形。流變成形是利用流變漿料直接進(jìn)行成形。而觸變成形是將流變漿料凝固成錠，按需要將此金屬錠切成一定大小，然后重新加熱至金屬的半固態(tài)溫度區(qū)，這時(shí)的金屬錠稱為半固態(tài)金屬坯料，再利用金屬的半固態(tài)坯料進(jìn)行成形加工。3.1 半固態(tài)金屬的觸變成形3.1.1 觸變注射成形觸變注射成形工藝（圖4）是由美國DowChemical公司開發(fā)的技術(shù)，1992年由日本制鋼所引入并完成成形機(jī)的研制開發(fā)，現(xiàn)在是半固態(tài)加工領(lǐng)域中最成功、應(yīng)用最廣的技術(shù)之一。觸變注射成形技術(shù)采用了一種所謂“一體化”的成形方式，將壓鑄和注塑工藝合二為一，其中模具和成形材料與壓鑄工藝相似，而工藝過程接近于注塑成形。止匕外，該方

11、法集半固態(tài)金屬漿料的制備、輸送和成形過程于一體，較好解決了半固態(tài)漿料的保存和輸送難題，提高了生產(chǎn)效率。圖4觸變注射成形該設(shè)備由原料料斗、預(yù)熱裝置、螺旋注射機(jī)、加熱裝置以及壓鑄機(jī)等組成。觸變注射成形過程首先將碎化的顆粒狀原料，由料斗送入高速螺旋注射機(jī)進(jìn)行加熱、攪拌到半固態(tài)狀態(tài)，在靠近噴嘴端處，將半固態(tài)漿料溫度控制在固相線溫度以上，最后通過噴嘴將半固態(tài)漿料高速注射到壓鑄模具中，凝固成形得到成形件。3.1.2 觸變擠壓仿照Thixomolding模型產(chǎn)生了觸變擠壓成形工藝11（圖5）。觸變擠壓成形是注塑和擠壓成形過程的結(jié)合。半固態(tài)漿料的二次加熱類似于注塑成形，而模具則為擠壓成形模具。二次加熱室圖5觸

12、變擠壓成形這種成形方法為許多難于鑄造和塑性加工的特殊材料，如金屬基復(fù)合材料、脆性材料和易偏析材料。該工藝是將半固態(tài)坯料由料口進(jìn)入二次加熱室，經(jīng)過加熱處理，使半固態(tài)坯料變成漿狀，然后流入攪拌器，攪拌后，在液態(tài)金屬中均勻懸浮著一定固相組分的固液混合體，最后通過模具型口得到理想形狀的材料。3.1.3 觸變鍛造1994年，斯圖加特大學(xué)的成形技術(shù)學(xué)院（IFU）開始了對(duì)鋁、黃銅等金屬的觸變鍛造研究，將半固態(tài)金屬坯料移入鍛壓模具內(nèi)，利用感應(yīng)加熱器進(jìn)行二次加熱，使半固態(tài)坯料處于具有成分確定且均勻的液態(tài)和固態(tài)之間，然后模具的一部分向另一部分運(yùn)動(dòng)并加壓成形，其成形原理及半固態(tài)金屬向模具型腔流動(dòng)的情況如圖6所示。圖

13、6觸變鍛造半固態(tài)鍛造成形的優(yōu)點(diǎn)是擴(kuò)大了復(fù)雜成形件的范圍，因半固態(tài)金屬的流動(dòng)性好，又易于控制，可準(zhǔn)確稱量，所以鍛造耗能低，切削量少，材料利用率較高。3.2 半固態(tài)金屬的流變成形3.2.1 螺旋式半固態(tài)流變成形美國Cornell大學(xué)WangKUCK等人應(yīng)用注射成形原理研制了流變射鑄成形技術(shù)（圖7），將高溫液態(tài)合金通過進(jìn)料口注入到攪拌室，液態(tài)合金在重力和螺旋桿的攪拌作用下，緩慢冷卻，形成半固態(tài)漿料，當(dāng)在注射口堆積一定體積時(shí)，由注射裝置注射成形11。注射口圖7流變射鑄成形3.2.2 錐桶式半固態(tài)流變成形北京科技大學(xué)的孫建林等人利用金屬漿料通過旋轉(zhuǎn)的斜錐形內(nèi)外筒之間的縫隙時(shí)，受到劇烈剪切應(yīng)力場作用的原理

14、，成功地研制開發(fā)了一種新型的具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的半固態(tài)金屬漿料制備與直接流變成形裝置一一錐桶式半固態(tài)流變成形裝置12（圖8）。.外麗St固定圖8錐桶式半固態(tài)流變成形裝置半固態(tài)漿料制備與流變成形裝置主要由送料裝置、剪切機(jī)構(gòu)、射壓機(jī)構(gòu)、溫度控制裝置和氣體保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成。剪切機(jī)構(gòu)由內(nèi)、外兩個(gè)同心圓錐筒構(gòu)成，其內(nèi)筒由電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，外筒固定，通過調(diào)整內(nèi)筒轉(zhuǎn)速和升降內(nèi)筒高度（即調(diào)整內(nèi)、外筒之間的縫隙），使半固態(tài)金屬漿料在內(nèi)、外筒縫隙之間受到劇烈剪切作用，從而制備出晶粒細(xì)小、組織均勻的半固態(tài)金屬漿料，可進(jìn)行后續(xù)的壓鑄、擠壓、壓軋或鍛造加工。3.2.3 流變鑄軋11半固態(tài)鎂合金板帶連續(xù)鑄扎是比較典型的觸變鑄軋成形工藝

15、（圖9）0觸變鑄軋是對(duì)半固態(tài)金屬進(jìn)行鑄軋成形，是將鑄造和熱軋兩種工藝合為一體，讓鑄軋輾把熔融漿料的大量熱能帶走，使?jié){料在很短時(shí)間內(nèi)完成鑄造結(jié)晶過程，同時(shí)，又對(duì)已形成鑄造組織的鎂板進(jìn)行了壓力加工。圖9流變鑄軋通常，流變鑄軋包括3個(gè)工序，首先先將合金原料加入到電阻地竭中加熱熔化，進(jìn)行質(zhì)變處理。其次，在室溫下，待溫度降至固液兩相區(qū)溫度時(shí)，對(duì)熔體進(jìn)行機(jī)械攪拌，生成半固態(tài)漿料。最后，在固相線溫度以上，將半固態(tài)漿料導(dǎo)入鑄軋輾進(jìn)行鑄扎成形。3.2.4 低過熱度傾斜板澆注式流變鑄造11非機(jī)械或非電磁攪拌的低過熱度傾斜板澆注式流變鑄造技術(shù)，是一種全新的流變鑄造工藝（圖9）,與機(jī)械攪拌和電磁攪拌依靠外力來打碎枝晶

16、，而獲得球形非枝晶不同，它是直接從球形晶粒形核、長大的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件著手，獲得球形晶粒。圖9低過熱度傾斜板澆注式流變鑄造其工藝過程首先是降低澆注合金的過熱度,將合金熔體流入收集地竭，再向地竭中吹氣，讓金屬液慢慢冷卻凝固，這時(shí)候在金屬液中產(chǎn)生球狀的初生固相,均勻的分布在低熔點(diǎn)的殘余液相中，最后對(duì)收集地竭中的合金漿料進(jìn)行溫度調(diào)整和翻轉(zhuǎn)，使獲得盡可能均勻的溫度場和固相分?jǐn)?shù)，最后，可進(jìn)行后續(xù)的壓鑄、擠壓或鍛造加工。從整個(gè)工藝流程，這種新型制備方式簡單，且便于控制，是金屬半固態(tài)成形的新思路。3.3 注射成形注射成形是直接把熔化的金屬液冷卻至適宜的溫度，并輔以一定的工藝條件壓射入型腔成形，該方法類似于

17、塑料的注射成形法。其工作原理是由普通鑄錠利用專用的裝置以機(jī)械的方式切成36mmi勺粒狀，在室溫下通過料斗送入高溫螺旋混合機(jī)，當(dāng)金屬加熱到半固態(tài)后進(jìn)入定量觸變漿料收集器，通過噴嘴高速射入壓鑄模內(nèi)，凝固后得到制品，目前應(yīng)用最成功的是AZ91D3.4 流變成形與觸變成形的對(duì)比13經(jīng)過研究者30多年的研究，半固態(tài)成形技術(shù)經(jīng)歷從流變成形到觸變成形然后再到流變成形這樣的發(fā)展歷程。以前。半固態(tài)合金漿料的制備技術(shù)得到限制，并且漿料的保存、輸送極為不便，流變成形技術(shù)發(fā)展速度相對(duì)很慢。而觸變成形技術(shù)中半固態(tài)漿料的輸送以及半固態(tài)坯料的加熱是極為便利的，而且極易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化.所以半固態(tài)金屬觸變成形技術(shù)是當(dāng)時(shí)半固態(tài)成形技

18、術(shù)中最廣泛應(yīng)用的工藝手段.如被用于鋁合金的觸變壓鑄、鍛造和鎂合金的觸變射鑄。伴隨著觸變成形技術(shù)的工業(yè)化實(shí)際應(yīng)用，使用者也發(fā)現(xiàn)了很多缺陷。(1)觸變成形技術(shù)主要利用電磁攪拌法生產(chǎn)半固態(tài)坯料，以前的電磁攪拌功率大、能耗高、效率低、裝置設(shè)備投資大，生產(chǎn)成本高，并且電磁攪拌制備的半周態(tài)漿料成分與微觀組織不均勻。(2)電磁感應(yīng)加熱半固態(tài)漿料損耗能源大，漿料表面極易被氧化。影響使用性能。(3)坯料的切分和二次加熱過程中的會(huì)有材料的流失.澆注系統(tǒng)以及廢品也不能馬上回收再利用，必須經(jīng)過重新處理之后才可以進(jìn)行二次利用.這樣勢必增加生產(chǎn)成本。性價(jià)比是使用性能和成本之間的比例，也是決定半固態(tài)成形技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)上的決

19、定性因素。因此工藝流程較長和生產(chǎn)成本較高的觸變成形技術(shù)并不足以充分體現(xiàn)半固態(tài)成形技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn).所以觸變成形技術(shù)并不一定有著遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。因此，工藝流程長.生產(chǎn)成本高的半固態(tài)觸變成形技術(shù)已不能完全體現(xiàn)出半固態(tài)金屬加工成形的諸多優(yōu)點(diǎn)。因此，流變成形技術(shù)具有環(huán)保、節(jié)能、工藝流程短、回爐料可以馬上使用等優(yōu)點(diǎn).所以半固態(tài)鋁合金流變成形技術(shù)已經(jīng)成為加工半固態(tài)金屬技術(shù)的研究主題。目前對(duì)于鎂合金，成熟的半固態(tài)金屬成形技術(shù)只有流程長、成本高的觸變成形.因此研究工藝流程更短、更經(jīng)濟(jì)的流變成形技術(shù)并進(jìn)行工業(yè)推廣具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。4半固態(tài)成形計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)104.1 模擬技術(shù)進(jìn)展半固態(tài)金屬在壓力作用下具有良好的

20、流變性和填充性,但變形過程非常復(fù)雜,目前對(duì)觸變成形過程的模擬研究大多在一些商業(yè)有限元或有限差分軟件平臺(tái)上進(jìn)行。Zavaliangos在商業(yè)軟件FLOW3D上應(yīng)用簡化的數(shù)學(xué)模型，采用有限元法對(duì)Sn15%P抨固態(tài)材料的流變行為進(jìn)行模擬，導(dǎo)出了固相和液相的連續(xù)性方程。Kapranos利用FLOW-3D軟件分別對(duì)半固態(tài)鋁合金擠壓成形進(jìn)行了模擬，并與實(shí)測壓力一時(shí)間曲線進(jìn)行了比較，揭示了粘度、應(yīng)變速率和時(shí)間相互之間的密切關(guān)系。4.2 模擬方法半固態(tài)成形的充型過程模才K主要有以下幾種方法：(1) SIMPLE法SIMPLE法又稱壓力連續(xù)方程的半隱式方法，該方法由Patankar提出，可以用來計(jì)算非定域、不穩(wěn)

21、定速度場。(2) MAC與SMAg法MAC(markerafvdcell)方法由美國LosAlamos國家實(shí)驗(yàn)室提出，基于有限差分網(wǎng)格，將動(dòng)量守恒方程和連續(xù)性方程進(jìn)行離散，并將二者合并成一個(gè)與壓力有關(guān)的泊松方程，通過動(dòng)量守恒方程和泊松方程的迭代，求解出流動(dòng)的速度場和壓力場。(3) SOLA-VOFWSOLAVOF(solutionalgorithm-volumeoffluid)法由LosAlamos科學(xué)實(shí)驗(yàn)室提出，求解速度場及壓力場時(shí)，每個(gè)計(jì)算單元的校正壓力直接由連續(xù)性方程計(jì)算出的速度求出，然后校正速度場。(4)SOLAMA(MSOLA-MACS在求解流動(dòng)問題時(shí)，利用SOLAJ法計(jì)算速度場和壓

22、力場，利用MACT法中的標(biāo)識(shí)粒子顯示流動(dòng)范圍的變化，跟蹤自由表面的位置。該方法可以得到速度分布圖、流線圖、環(huán)流的位置、對(duì)鑄型材料的沖擊和劇烈流動(dòng)的范圍等結(jié)果。此外，還有數(shù)值計(jì)算方法和有限體積法、Fan法(flowanalysisnetworkmethod)、格子氣流體動(dòng)力學(xué)法等。20世紀(jì)90年代后還開發(fā)了連續(xù)統(tǒng)一模型，適用于凝固區(qū)、固液兩相區(qū)和液相區(qū)。由于半固態(tài)合金觸變性能的特殊性，目前還沒有找到符合實(shí)際情況的真實(shí)物理模型和數(shù)學(xué)模型，借助鑄造過程仿真軟件進(jìn)行研究的結(jié)果尚不能完全解釋變形過程中的一些現(xiàn)象，還需要深入研究，需要把粘度模型、模具內(nèi)的熱交換及凝固等復(fù)雜過程加以綜合考慮。5工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀1

23、4在過去的二十年，隨著航空、航天、船艦、現(xiàn)代交通、機(jī)械制造業(yè)快速發(fā)展，輕合金材料需求量越來越大，性能要求越來越高，并利用半固態(tài)成形技術(shù)工藝來近凈成形輕合金制件。哈爾工業(yè)大學(xué)羅守靖教授總結(jié)了我國半固態(tài)成形的發(fā)展現(xiàn)狀。半固態(tài)加工方法能夠生產(chǎn)形狀復(fù)雜的零部件，半固態(tài)加工在鎂合金產(chǎn)品的商業(yè)性生產(chǎn)主要是Thixomolding(觸變射鑄)工藝，在鋁合金生產(chǎn)方面，進(jìn)行生產(chǎn)的主要集中在半固態(tài)觸變成形。北京有色金屬研究總院已建成國內(nèi)第一條年產(chǎn)300噸的鋁合金半固態(tài)材料制備生產(chǎn)線，可批量生產(chǎn)A356A39O7075、6061等多種合金牌號(hào)的半固態(tài)坯料，同時(shí)還可以進(jìn)行半固態(tài)坯料制備、流變制漿機(jī)、二次加熱專用加熱設(shè)

24、備等半固態(tài)加工成套設(shè)備的生產(chǎn)。北京交通大學(xué)n71利用半固態(tài)流變擠壓技術(shù)成功地制造碳鋼ZG230-450基座和低合金鋼齒輪和箱體。南昌大學(xué)利用流變壓鑄技術(shù)實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)壓鑄專用合金如ADCl0的壓鑄。在國外，英國康明斯公司利用半固態(tài)技術(shù)進(jìn)行高品質(zhì)零部件的生產(chǎn)，如增壓渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪、自動(dòng)變速器齒輪變速桿、引擎座，控制臂上、懸掛、發(fā)動(dòng)機(jī)支架、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)泵體等。意大利AnnalisaPola采用半固態(tài)技術(shù)生產(chǎn)鉛睇合金生產(chǎn)車用電池上的金屬零件，以提高其機(jī)械性能和抗腐蝕能力49|o泰國J.Wan-nasin氣泡誘導(dǎo)半固態(tài)流變壓鑄工藝生產(chǎn)了轉(zhuǎn)子蓋、修復(fù)管接、修復(fù)腳適配器等零部件。6總結(jié)隨著機(jī)械攪拌、電磁攪拌、應(yīng)變誘導(dǎo)、冷卻斜坡等漿料制備方法和流變加工、觸變加工、注射加工等成形方法的不斷發(fā)展，數(shù)字化模擬技術(shù)的完善，半周態(tài)加工以廣泛用于工業(yè)化生產(chǎn)。目前，金屬半固態(tài)加工技術(shù)的發(fā)展方向主要是進(jìn)一步簡化工藝流程、降低加工成本和拓寬半固態(tài)加工技術(shù)的應(yīng)用范圍。作為“21世紀(jì)的新一代金屬成形技術(shù)”，相信半固態(tài)成形