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第四章金属的液态成形
与半固态成形
4.1液态成形
4.2半固态成形
4.3快速凝固成形
.
4.2半固态成形
•1、定义：
•半固态成形即半固态合金成形，是介于液态成形
和固态成形之间的一种成形方法。
•半固态合金是将合金熔化后，待它冷却到液相线
温度以下，对合金进行搅拌，在搅拌力的作用下，
合金析出的树枝状晶被破坏，并在周围金属液的
摩擦熔融作用下，晶粒和破碎的枝晶小块形成卵
球状的颗粒，分布在整个液态金属中。该合金即
使固态组分达40%-60%，仍然像糊状悬浮液，
具有一定的流动性。而在剪切力较小或为零时，
它又具有固体性质，可以搬运储藏。.
•利用半固体合金独特的性质实现浇注或
压注成形的方法，称为半固态成形。
.
2、半固态成形的特点
应用范围广。适合各种合金和复合材料，
可采用铸造、挤压、锻造和焊接等多种
成形工艺。
铸件质量高，力学性能好，尺寸精度高。
对成形装置的热冲击小，能耗低。
便于实现自动化，劳动生产率高。
生产本钱低。
.
•3、半固态成形的开展
•20世纪70年代初，美国MIT的博士研究生DB
Spencer在研究Sn-15%wtPb合金的高温特性时，
偶然发现金属的半固态力学行为和组织特点。
这些发现引起了MIT的MCFlemings教授的特
别重视，投入大量人力、物力，进行了深入、
广泛的研究，创立了金属半固态铸造技术。
•半固态流变铸造〔rheocastin〕
•金属液搅拌、凝固半固态浆料输送
成形
.
•4、半固态合金的制备方法
•半固态合金的制备常用机械搅拌法、电
磁搅拌法和应变激活工艺。
连续式机械搅拌.间歇式机械搅拌
•电磁搅拌法是利用旋转磁场使
金属液产生运动，到达搅拌金
属液的目的。
•目前有两种方法。一种是在感
应线圈内通交变电流，另一种
是旋转永磁体法。
•电磁搅拌法不会污染金属液，
控制方便灵活，但设备投资大，
本钱高。
电磁搅拌
.
•应变激活工艺〔Strain-inducedmelt
activationprocess，SIMA)
预先连续铸造出晶粒细小
的金属锭,再将金属锭热态挤
压变形，变形量要大，通过
变形破碎铸态组织，随后再
加以小量冷变形，在组织中
储存局部变形能量，最后按
需要将变形的金属锭切成一
定大小,加热到固液区并适当
保温，即可获得半固态坯料。
.
•9、半固态合金组织
.
•半固态合金组织的形态和大小与合金的
温度、剪切速率和固态比例有关。
•随合金温度下降，初晶枝晶间距和质点
尺寸减小；剪切力越高，那么质点形状
越趋于球形；质点尺寸随固相比例增大
而增大。
.
•10、半固态合金的流变性能
•研究材料成形过程中的流动和变形规律
即流变学；
•
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