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半固態金屬成形技術的發展與應用——黑色金屬鍛造
70年代初美國麻省理工學院的M.Flemigs和D.Spencer發現，處于固-液相區間的合金經過連續攪拌后呈現出低的表觀粘度，此時在結晶過程中形成的樹枝晶被粒狀晶代替。這種漿料很容易變形，只要加很小的力就可以充填復雜的型腔，從而開發出一種新的金屬成形方法—半固態金屬成形。半固態金屬成形可以分為流變成形和觸變成形兩種。前者是利用半固態金屬的流變性能，將經過強烈攪拌的金屬漿料加壓成形。后者則利用金屬觸變性能，將凝固的攪拌金屬漿料加熱至半固態再加壓成形。半固態金屬成形具有能消除氣孔、縮孔，提高零件的機械性能及模具壽命，減少凝固收縮，提高零件尺寸精度等優點。半固態金屬易于搬運和輸送，為連續高效的自動化生產創造了條件。在節省能源、保護環境方面也較傳統的鑄造方法更為優越。鋁鍛件目前美國、西歐已將半固態加工成形技術應用于生產。美國軍方把用流變鑄造法制造復合材料坦克零件列為五年工藝研制規劃之一。在川崎制鐵等18家大型公司的資助下，日本從1988～1994年成立了專門研究機構，對半固態金屬的性能、制造與加工技術進行了全面的研究，目前已著手工業化生產。我國對半固態金屬成形技術的研究基本上還處于實驗室階段，離工業性生產尚有一定距離。歡迎光臨公司網http://www.kszhenda.com
1 半固態金屬的流變特性 半固態金屬的流變特性是指在外力作用下半固態金屬的流動、變形性能。研究半固態金屬的流變特性對半固態金屬的制備和成形技術具有重要的指導意義。當金屬液中固體金屬顆粒的組分大于0.05～0.1時，其流變行為即呈現非牛頓體型。在更高的固體組分（0.5～0.6）時，漿料呈非線性粘塑性，具有賓漢 （Binghan）流體的特性。雖然合金成份、半固態金屬的制造條件、固體相的形狀與大小等因素對半固態金屬的流變性能都有影響，但固相組分的數量對流變性能的影響最大。通常用半固態金屬的表觀粘度作為其流變性的指標。通過在一定剪切變形速度及冷卻條件下的攪拌試驗，測定了在不同固體組分下的鋁、銅、鐵半固態金屬的表觀粘度，見圖1，并采用懸濁液的粘度公式對表觀粘度與固相率的關系進行回歸分析，得到如公式（1）所示的半固態金屬表觀粘度表示式中：—半固態金屬表觀粘度，—金屬液表觀粘度（—合金度，C—凝固速度，—剪切變形速度，—固相率。
70年代初美國麻省理工學院的M.Flemigs和D.Spencer發現，處于固-液相區間的合金經過連續攪拌后呈現出低的表觀粘度，此時在結晶過程中形成的樹枝晶被粒狀晶代替。這種漿料很容易變形，只要加很小的力就可以充填復雜的型腔，從而開發出一種新的金屬成形方法—半固態金屬成形。半固態金屬成形可以分為流變成形和觸變成形兩種。前者是利用半固態金屬的流變性能，將經過強烈攪拌的金屬漿料加壓成形。后者則利用金屬觸變性能，將凝固的攪拌金屬漿料加熱至半固態再加壓成形。半固態金屬成形具有能消除氣孔、縮孔，提高零件的機械性能及模具壽命，減少凝固收縮，提高零件尺寸精度等優點。半固態金屬易于搬運和輸送，為連續高效的自動化生產創造了條件。在節省能源、保護環境方面也較傳統的鑄造方法更為優越。鋁鍛件目前美國、西歐已將半固態加工成形技術應用于生產。美國軍方把用流變鑄造法制造復合材料坦克零件列為五年工藝研制規劃之一。在川崎制鐵等18家大型公司的資助下，日本從1988～1994年成立了專門研究機構，對半固態金屬的性能、制造與加工技術進行了全面的研究，目前已著手工業化生產。我國對半固態金屬成形技術的研究基本上還處于實驗室階段，離工業性生產尚有一定距離。歡迎光臨公司網http://www.kszhenda.com
1 半固態金屬的流變特性 半固態金屬的流變特性是指在外力作用下半固態金屬的流動、變形性能。研究半固態金屬的流變特性對半固態金屬的制備和成形技術具有重要的指導意義。當金屬液中固體金屬顆粒的組分大于0.05～0.1時，其流變行為即呈現非牛頓體型。在更高的固體組分（0.5～0.6）時，漿料呈非線性粘塑性，具有賓漢 （Binghan）流體的特性。雖然合金成份、半固態金屬的制造條件、固體相的形狀與大小等因素對半固態金屬的流變性能都有影響，但固相組分的數量對流變性能的影響最大。通常用半固態金屬的表觀粘度作為其流變性的指標。通過在一定剪切變形速度及冷卻條件下的攪拌試驗，測定了在不同固體組分下的鋁、銅、鐵半固態金屬的表觀粘度，見圖1，并采用懸濁液的粘度公式對表觀粘度與固相率的關系進行回歸分析，得到如公式（1）所示的半固態金屬表觀粘度表示式中：—半固態金屬表觀粘度，—金屬液表觀粘度（—合金度，C—凝固速度，—剪切變形速度，—固相率。
