钢铁材料半固态加工技术的研究进展.pdfVIP

第 22 卷第 2 期 Vo l22　No2 四川理工学院学报 自然科学版 Ap r2009 2009 年 4 月 Jou rnal of Sichuan U n iversity of Science Engineering N atu ral Science Edition 文章编号 : 1673 154 9 2 009 02 0 100 05 钢铁材料半固态加工技术的研究进展 王 佳 , 何庆中 四川理工学院机电工程学院 , 四川 自贡 643000 摘 　要 :半固态加工技术优点突出, 已被成功的应用于镁 、铝合金件的工业生产 ,一些研究者已经 着手将该技术实验于钢铁材料成形 ,并取得了一定的进展 。文章总结了国内外研究者在半固态加工 技术方面取得的理论成果 , 以及钢铁材料半固态浆料的制备工艺 ,并在此基础上对钢铁材料半固态加 工技术的发展趋势做了展望 。 关键词 :半固态成形 ;理论成果 ;浆料制备 中图分类号 : TG113 文献标识码 : B 过程进行了研究 ,指出半固态浆料搅动时的组织演变受 引 言 很多因素的影响 ,半固态浆料的温度 、固相分数和剪切速 20 世纪 70 年代美国麻省理工学院的 M. C. Flem ings 率是三个基本因素 [ 3 ] 。从对有色金属半固态组织的研 教授等发现了材料的半固态现象 ,首次提出了材料的半 [ 1, 911 ] 究来看 ,主要机理有 : 1 枝晶臂根部断裂机制 。凝 固态成形技术 [ 1 ] Sem i - solid m etal form ing,简称 SSM 。 固中的枝晶受剪切力作用 ,发生塑性变形 ,枝晶臂弯曲、 [ 23 ] 由于材料在半固态状态下独特的加工特性 ,如变形抗 直至断裂 ,使二次枝晶臂与主干分离 。 2 枝晶臂根部 力小 ,加工温度较低 ,生产效率高 ,制品尺寸精度高 ,表面 熔断机制 。由于流动的干扰 , 使积聚较多低熔点物质 质量好 ,铸件缺陷少 , 能够实现近净成形 ,适用于多种加 的枝晶臂根部产生局部熔断 。 3 枝 晶臂弯 曲机制 。 工工艺 ,半固态成形技术引起了国内外学者的广泛关 位错的产生并累计导致塑性变形 , 在两相 区 , 位错 间 注 ,但大量实验和研究都集中在铝 、镁等低熔点合金 。到 发生攀移并结合成 晶界 , 当相邻 晶粒 的倾角超过 20 ° 20 世纪 90 年代 ,铝镁合金的半固态研究已经发展到了 时 , 界面能超过 固液界能的两倍 , 液相将侵入 晶界并 一个比较成熟的阶段 ,在工业应用上也取得了较大的进 迅速渗入 ,从而使枝 晶臂与主干分离 。 4 抑制 晶粒 展 [ 45 ] 。由于钢铁材料熔点高 ,受加工设备高温性能局限 成枝晶状长大机制 。主要是凝 固中的金属处于一种 性影响较大 ,半固态浆料的制备 、储存 、输送困难 、流变学 特殊凝固条件下 , 即均匀温度场 、均匀成分场 , 枝晶生 行为不易测定 [ 67 ] , 国内外对钢铁材料的研究相对较少 , 长受到抑制 ,而生成球状晶 。 起步也比较晚 , 对它的研究和工业应用还处在一个开 另外 , T. Motegi[ 12 ] 等研究倾斜板冷却体法制备 M g 发 、探索阶段 [ 8 ] 。对现阶段钢铁材料半固态成形研究而 合金半固态浆料后 ,指出在冷却板表面爆发的大量晶核 言 ,制备合格的半固态浆料是半固态技术的关键 。本文 被带到铸模中,使合金发生细化和球化 。毛卫民[ 13 ] 等人 综述了目前钢铁材料半固态成形的理论研究、浆料制备 利用电磁搅拌方法对弹簧钢 60 Si2M n 半固态浆料研究后 方法的研究现状 ,并对该领域的研究发展方向做出了展 认为 ,搅动不足以使枝晶折断 ,搅拌流动所造成的温度与 望 。 浓度扰动才是半固态晶粒球化的主要原因。总的来说 , 半固态非枝晶组织的形成机理比较复杂 ,通常不是由一 1 理论研究现状 种机理单独起作用 ,而是多种非枝晶组织形成方式共同 1. 1 非枝晶组织的形成机理 作用的结果 。管 国仁 [ 14 ] 等在用倾斜板冷却体法制备 国内外不少学者对非枝晶组织的形成机理及演变 1Cr18N i9Ti半固态浆料时就发现对该过程中的枝晶破碎 收稿日期 : 座机电话号码 作者简介 :王 佳 1980 ,男 , 四川自贡人 ,讲师 ,硕士生 ,主要从事材料加工方面的研究。 第 22 卷第 2 期 王 佳等 :钢铁材料半固态加工技术的研究进展 10 1 机制难以定论 ,初步认为枝晶破碎是由机械折断与生长 的技术关键之一是如何快速获得理想的等轴非枝晶半 过程中的熔断引起的,但并不排除整体爆发形核与枝晶 固态浆