半固態(tài)金屬成形技術(shù)的研究進(jìn)展

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1、熱處理材料半固態(tài)金屬成形技術(shù)的研究進(jìn)展*羅曉強(qiáng)1,2,李正陽(yáng)2,燕青芝1(1.北京科技大學(xué),北京100083;2.中國(guó)科學(xué)院力學(xué)所,北京100190)摘要:半固態(tài)金屬漿料成形是通過(guò)控制金屬材料在固—液共存狀態(tài)下所特有的流變特性而進(jìn)行成形的一種金屬制備技術(shù)。半固態(tài)漿料中的固態(tài)初生晶粒有優(yōu)良的流動(dòng)性,可以采用擠壓、壓鑄和模鍛等加工方法制備產(chǎn)品,半固態(tài)漿料成形技術(shù)是一種節(jié)能、高效的生產(chǎn)加工技術(shù),應(yīng)用前景廣闊。綜述了半固態(tài)漿料制備技術(shù)出現(xiàn)以來(lái)的研究成果,包括半固態(tài)漿料的成形機(jī)理、半固態(tài)成形的條件和晶粒細(xì)化控制機(jī)理等,并對(duì)半固態(tài)漿料制備技術(shù)進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞:半固態(tài);漿料;制

2、備技術(shù)中圖分類(lèi)號(hào):TG441.8文獻(xiàn)標(biāo)志碼:ATheResearchProgressofSemi-solidMetalFormingTechnology1,2,LIZhengyang2,YANQingzhi1LUOXiaoqiang(1.UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing100083,China;2.InstituteofMechanics,ChineseAcademyofSciences,Beijing100190,China)Abstract:Thesemi-solidmetalslurryformin

3、gisakindofmetalpreparationtechnologywhichbycontrollingthesolid-liquidcoexistenceofrheologicalpropertiesandformingintheprocessofthemetalsolidification.Thesolidprimarygrainofthesemi-solidslurryhasgoodmobility,canpreparationproductsthroughtheprocessingmethodsofextrusion,diecasting,dieforg

4、ing,Semi-solidslurryformingtechnologyisakindofenergy-savingandefficientproductionandprocessingtechnolo-gyandhavebroadprospects.Theresearchachievementsofsemi-solidslurrypreparationtechnologyisreviewed,includingformingmechanismofsemi-solidslurry,semi-solidformationconditionsandmechanismo

5、fgrainrefinementcontrolandsoon,andcommentedthesemisolidslurrypreparationtechnology.Keywords:semi-solid,slurry,preparationtechnology半固態(tài)金屬成形技術(shù)(Semi-solidMetalPro-進(jìn)行,在生產(chǎn)中較寬的固—液溫度區(qū)間利于加工,如[1][10-12]cessing),是指當(dāng)金屬處在相圖中的固—液相線之鋁合金、銅合金、鋅合金、鎂合金以及鐵合金等,間溫度時(shí),采用攪拌、加入晶粒細(xì)化劑等辦法改變金合金在兩相間成形兼具了凝固組織和塑性變形的優(yōu)

6、屬的熱狀態(tài)和固相的形核及長(zhǎng)大過(guò)程,得到一種液點(diǎn),其力學(xué)性能明顯得到提升。合金成功地應(yīng)用到態(tài)金屬母液中均勻地懸浮著一定球狀初生固相的混商業(yè)領(lǐng)域,如用半固態(tài)鋁合金制備泵體、掛架、壓縮[13-14]合漿料,利用混合漿料進(jìn)行加工成形的工藝技機(jī)活塞、氣缸頭和輪轂等。[2-4]術(shù)。半固態(tài)金屬漿料中的固態(tài)初生晶粒通常以半固態(tài)漿料成形方法有流變成形和觸變成形2細(xì)小、近球狀的非枝晶組織形式懸浮在液相中,漿料種:流變成形是半固態(tài)漿料直接成形;觸變成形是將在加工過(guò)程中表現(xiàn)出良好的流變性和觸變性,通常半固態(tài)漿料凝固成坯體,再加熱后加工成形。流變[5-6]采用壓鑄、擠壓和模鍛等方法進(jìn)行加工成

7、形。成形由于工藝流程短,生產(chǎn)效率高,可以制造尺寸精[15]1971年,麻省理工學(xué)院D.B.Spencer博士和其確、形狀復(fù)雜和沒(méi)有內(nèi)部孔隙的高可靠性零件,導(dǎo)師M.C.Flemings教授用部分凝固的Sn-15%因此,受到研究和應(yīng)用領(lǐng)域的普遍關(guān)注。美國(guó)康乃[16]Pb合金熔體研究鑄造過(guò)程時(shí),發(fā)現(xiàn)熔體結(jié)構(gòu)的初生爾大學(xué)提出的單螺旋機(jī)械攪拌式流變成形技術(shù),固相呈球狀,由此開(kāi)創(chuàng)了半固態(tài)金屬成形技術(shù)和理英國(guó)Brunel大學(xué)開(kāi)發(fā)的雙螺旋機(jī)械攪拌式流變成[7][17]論。美國(guó)的Alumax公司于1978年率先用電磁形技術(shù)和日本Hitachi金屬有限公司的Shibata[18]攪

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