合金制备方法 紊流效应法
紊流效应法和粉末法 研究开发之中，应用少。
半固态成形方法
➢流变成形 ➢触变成形
✓铸造成形 ✓锻造成形 ✓挤压成形 ✓轧制成形
流变触变成形工艺过程
成形方法
流变成形:利用经搅拌等工艺获得的近球 状晶半固态浆料，在保持其处于固液两 相区温度时直接进行成形。
➢ 流变压铸
➢ 流变锻造 ➢ 流变轧制
应变诱发熔化激活法
合金制备方法
合金制备方法
变形诱导熔化激活法 金属坯料纯净度高，生产效率较高。增 加了预变形工序，生产成本提高，且坯 料直径受到限制。是在实际备方法
倾斜体冷却法
合金制备方法
倾斜冷却体法 是一种从球形晶核形核和长大的热力学 和动力学条件着手（晶粒游离理论）的 浆料制备方法，装置简单，成本低、效 率高，占地面积小。搅拌和剪切作用弱。 特别适合于高熔点铁合金的半固态浆料 的制备。
《材料精确成形技术》 第十三讲
半固态成形技术
➢原理与工艺特点 ➢半固态合金制备方法 ➢半固态成形方法
技术的起源
1971年美国麻省理工学院的D.B.Spencer 和M.C.Flemings发明了一种搅动铸造 (stir cast)新工艺，用旋转双桶机械搅拌 法制备出Sn-15%Pb流变浆料。
工艺原理
工艺特点
➢ 生产成本低。成形温度低，近净成形节省能 源和节约金属；充型平稳、热负荷小，热疲 劳强度下降使模具寿命延长。
➢ 有利于制造金属基复合材料。利用半固态金 属的高粘度，使密度差大、固溶度小的金属 制成合金，可有效地使不同材料混合，制成 新的复合材料。
工艺特点
半固态合金制备方法
➢机械搅拌法 ➢电磁搅拌法 ➢应变诱发熔化激活法(SIMA) ➢喷射沉积法(Ospray)
半固态金属的特性
具有高粘度流体的流体力学特性
半固态金属的特性
从图中看出什么规律？
半固态金属的特性
从图中看出 什么规律？
工艺特点
综合了熔铸成形和塑性成形的优点: ➢ 应用范围广。适合于所有具有固液两相区的
合金，如铝、镁、锌、锡、铜、镍基合金， 以及不锈钢、低合金钢等；适用于铸造、挤 压、锻造等成形工艺。 ➢ 铸件质量高。晶粒细化、组织分布均匀、热 裂倾向和缩松倾向下降，力学性能大幅度提 高；尺寸精度高，表面平整光洁。
在外力作用下半固态金属的流动、变 形性能。
半固态金属浆料的触变性
当切变速率很小或等于零时，半固态 金属的粘度很高，可以像固体一样夹持及 搬运，而当其受到较高剪切应力，产生较 大切变速率时，粘度迅速降低，变得与流 体一样很容易成形。
在给定的结构下，半固态浆料的瞬时 结构特性为随着剪切率的增加表观粘度有 所增加。
案例
案例
案例
半固态压制成型 轻金属轮毂
作业题
➢ 与液态压铸、固态锻造相比，半固态成形有何 优势？
➢ 哪些合金适合用半固态成形方法成形零件，哪 些合金不适合，为什么？
➢ 试分析电磁搅拌法制备半固态金属浆料的优缺 点各有哪些？
➢ 什么是半固态金属浆料，什么是半固态金属坯 料？流变成形与触变成形各有什么优点？
➢紊流效应法 ➢粉末法 ➢倾斜冷却体法 ➢……
合金制备方法
机械搅拌法
合金制备方法
机械搅拌法 搅拌装置结构简单，造价低、操作方便， 参数易于控制。在实验室条件下曾制备 出所有的半固态浆料或坯料，但由于搅 拌棒和叶片的寿命以及对浆料的污染等 问题，难以保证质量，商业生产中应用 少。
合金制备方法
电磁搅拌法
节省能源
➢ 流变挤压
成形方法
流变成形
成形方法
触变成形:利用所制备的合金坯料， 通过 截取适当大小的坯锭，重新加热至固液 两相区温度，然后进行成形。
➢ 触变压铸
➢ 触变锻造 ➢ 触变轧制
易于过程控制
➢ 触变挤压
成形方法
触变成形
案例
过共晶高铬铸铁的半固态砂型铸造
案例
案例
过共晶高铬铸铁的半固态离心铸造
合金制备方法
电磁搅拌法 不需要类似机械搅拌法中使用的搅拌棒 和叶片，减少了对浆料的污染；参数控 制灵活方便。设备复杂，能耗高，成本 高；由于电磁感应的集肤效应，即电磁 感应强度由熔池壁到中心逐渐减弱，一 般认为直径大于150mm的铸坯不宜采用 电磁搅拌法。是目前商业生产中应用最 多的方法。
合金制备方法
在普通铸造过程中，当金属液中固相率达到0.2 左右时，枝晶就形成连续网络骨架，失去宏观 流动性。如果进行强烈搅拌，使树枝晶网络骨 架被打碎而保留分散的颗粒状组织形态，悬浮 于剩余液相中。则在固相率达0.5-0.6时仍具有 一定的流变性，从而可利用压铸、挤压、模锻、 轧制等实现金属的成形。
半固态金属浆料的流变性