金属材料成形与加工特种加工工艺.pptVIP

半固态成形 如果将流变浆料凝固成锭，按需要将此金属锭切成一定大小，然后重新加热(即坯料的二次加热)至金属的半固态区，这时的金属锭一般称为半固态金属坯料。利用金属的半固态坯料进行成形加工，称之为触变成形(thixoforming)。 半固态金属的上述两种成形方法合称为金属的半固态成形或半固态加工(semi-solid forming or procesing of metals)，目前在国际上，通常将半固态加工简称为SSM(semi-solid metallurgy)。 液态加工 （铸造成形） 半固态加工 (流变/触变成形) 固态加工 （塑性成形） 重力铸造 精密铸造 压力铸造 液态模锻 液态铸轧 连续铸挤 半固态轧制 半固态挤压 半固态压铸 半固态锻造 轧制 锻压 挤压 超塑成形 特种固体成形 流变铸造 高速连续铸造 连续带液芯压下 连铸轻压下 现代金属成形分类 2.2 半固态加工的基本方法 半固态坯料制备 二次加热 触变成形 合金原料设计、配制 加热、熔炼 搅拌(机械或电磁等) 半固态浆料 流变压铸成形 其他流变成形 部件毛坯 经加热熔炼的合金原料液体通过机械搅拌、电磁搅拌或其他复合搅拌，在结晶凝固过程中形成半固态浆料。 流变成形 触变成形 2.2 半固态加工的基本方法 2.3 半固态加工的研究及发展 国外研究状况 20世纪70年代初期，美国麻省理工学院的M.C.Flemings教授和David Spencer博士提出了半固态加工技术，由于该技本采用了非枝晶半固态浆料，打破了传统的枝晶凝固模式，具有许多独特的优点，因此关于半固态金属成形的理论和技术研究引起各国研究者的高度重视，半固态加工的产品及应用也随之得到迅速的发展。 （1）有色金属及其合金的低熔点材料半固态成形研究 20世纪70年代以来，美国、日本等国针对铝、镁、铅、铜等的合金进行了研究，其重点主要放在成形工艺的开发上。目前，国外进入工业应用的半固态金属主要是铝、镁合金，这些合金最成功的应用主要集中在汽车领域，如半固态模锻铝合金制动总泵体、挂架、汽缸头、轮载、压缩机活塞等。铝合金半固态加工技术（触变成形）已经成熟并进入规模生产，主要应用于汽车、电器、航空航天领域。 （1）有色金属及其合金的低熔点材料半固态成形研究 美国的Alumax公司1997年的两座半固态铝合金成形汽车零件生产工厂的生产能力分别达到每年5000万件。 意大利的 Stampal SPA和 Fiat Auto公司生产的半固态铝合金汽车零件重达7kg，而且形状很复杂；意大利的MM公司（Magneti Marelli）为汽车公司生产半固态铝合金成形零件，在 2000年达到日产 7500件。 瑞士的 Bubler公司已经生产出铝合金半固态触变成形的专用SC型压铸机（实时压射控制和单一压射缸）和铝合金半固态坯料的专用二次加热设备。 日本的 Speed Star Wheel公司已经利用半固态金属成形技术生产铝合金轮载（重约5Kg）。 与铝合金半固态成形比较，镁合金的半固态成形技术发展较晚，成熟的技术只有Thixomolding技术。 1995年，美国的Thixomat公司的子公司—Linderg公司利用Thiomol-ding 工艺，为一些汽车公司生产了50余万件的半固态镁合金铸件。 日本的一些公司利用Thixomolding工艺制造移动通讯手机外壳、微型便携式计算机外壳等。但 Thixomolding工艺必须要求提供合适的镁合金屑，这就使得该技术比较复杂、生产成本比较高。 近年，英国布鲁诺（Brunel）大学研制出低熔点合金双螺旋半固态流变成形机，目前正在向产业化方向发展。 （1）有色金属及其合金的低熔点材料半固态成形研究 理论研究 工艺的实现、组织性能；浆料固相分数的控制与测定、输送、工艺参数（变形抗力、成形线速度、铸型温度）对试样表明质量、内部成分和组织分布规律的影响。 纤维和颗粒增强、与陶瓷的复合材料研究； 凝固模型的建立和理论模型。 半固态研究 加工实验 浆料的制备： 机械搅拌法； 单辊旋转法； 电磁搅拌法； 超声振动法； 直流脉冲法。 成形工艺： 压铸成形； 模锻成形； 注射成形； 连铸成形。 （1）有色金属及其合金的低熔点材料半固态成形研究 （2）高熔点黑色金属的半固态成形研究 采用半固态加工方法所研究的高熔点材料涉及D2、HS6-5-2高速工具钢、100Cr6钢、60Si2Mn弹簧钢、AISI304不锈钢、C80工具钢、铸铁等钢铁材料； 固态加工方法涉及触变锻压、挤压、铸造和直接流变轧制及喷铸成形等。 选择的材料液固线温度区间较小；