谢水生教授的半固态成形技术概述课件资料.ppt

半固态金属加工技术及其在工业中的应用Semi-Solid Metal Process (SSM)北京有色金属研究总院 谢水生 半固态加工技术、压力铸造和液态模锻的比较 目的---共同的 获得高质量、高強度、高精度金属零件毛坯 方法---有差异 压力铸造--- 凝固过程中施加压力液态模锻--- 提高模锻温度，充形性好半固态加工----金属在凝固过程中， 进行剧烈搅拌或控制凝固过程。 將凝固过程中形成的枝晶打碎 或完全抑制枝晶的生长 然后直接進行流变铸造或制备半固态坯锭 半固态金属加工的主要工艺过程 流变成形(Rheoforming) 触变成形(Thixoforming) 流变铸造(Rheocasting)--- 局部重熔（二次加热）(Reheating)------触变成形(Thixoforming) 几种制备半固态金属浆料方法 械 搅 拌 法 SCR法—单辊剪切制备法 几种流变成形的方法(Rheoforming) 几种流变成形的方法(Rheoforming)半固态浆料直接铸轧板坯（一） 几种流变成形的方法(Rheoforming)半固态浆料直接铸轧板坯（二） 几种流变成形的方法(Rheoforming)单螺旋搅拌装置 直接成形零件 已应用于镁合金半固态成形 几种流变成形的方法(Rheoforming)双螺旋搅拌装置 已应用于镁合金半固态成形 直接成形零件 触变成形 (Thixoforming) 流变铸造(Rheocasting) 局部重熔（二次加热）(Reheating) 触变成形(Thixoforming) 局部重熔（二次加热） 电阻加热 感应加热 二次加热装置温控原理图 局部重熔(二次加热) EFU公司的半固态金属坯锭的加热设备 加热坯锭最大直径可达100mm，坯锭最大高度可达250mm。 加热电流的频率可调，可从300HZ至550HZ。 如连续加热直径3英寸，长度180mm的AlSi7Mg坯锭，加热速率为25 个锭/小时，耗电量为110KW 触 变 成 形 金属半固态加工后的组织结构特点 金属半固态加工后的组织结构特点Al A357 普通铸造的组织 半固态加工的组织 初生?相的形状特征 球形微粒的演化过程 高熔点合金的半固态金相照片 a）铜合金Cu-10Sn-2Zn b) 不锈钢A1S1304 c) 钴基高温合金HS31 半固态金属的变形特性 半固态金属加工过程的数值模拟 流变铸造过程的模拟 二次加热过程的模拟 触变成形过程模拟 电磁搅拌半连续流变铸造过程三维速度场和流场模拟 半固态钛合金触变成形阀体时金属流动前沿位置和流线 触变成形过程的数值模拟 利用固体力学的理论进行数值模拟 考虑为粘塑性本构关系 利用流体力学的理论进行数值模拟 提出新的理论进行数值模拟 如：认为液态产生静水压 固态为多孔材料 粘塑性本构关系 通过压缩实验获得粘塑性本构关系 实验GLEEBLE 1500热模拟机上进行 不同应变速率时半固态Al-6.6%Si合金在液固两相区压缩变形的真应力-真应变曲线 指形模的流变成形的模拟和实验研究 模拟结果 实验结果 金属半固态加工后的机械性能特点 不同加工方法所获得铝合金的机械性能比较 不同铸造方法获得的AZ91Ｄ镁合金的力学性能 一些高熔点合金在不同条件下机械特性的比较 机械零件不同位置的机械性能 AlSi7Mg铸造铝合金在触变成形和热处理后不同位置的机械性能 AlMgSi1锻造铝合金在触变成形和热处理后不同位置的机械性能 汽车的转向节 车的齿轮盘 发动机支架 半固态加工成形汽车零件 半固态加工成形的涡型轮 Motor Bracket (Mercury Marine, Inc., Fond du Lac, WI Left Photo: Profiles SSF produced master cylinder, Right Photo shows completed fuel rails manufactured by AEMP A-Mold Corporation, a subsidiary of UBE Industries, Ube City, Japan Ann Arbor, MI-based Thix