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半固态金属成形技术的发展与应用——黑色金属锻造
70年代初美国麻省理工学院的M.Flemigs和D.Spencer发现，处于固-液相区间的合金经过连续搅拌后呈现出低的表观粘度，此时在结晶过程中形成的树枝晶被粒状晶代替。这种浆料很容易变形，只要加很小的力就可以充填复杂的型腔，从而开发出一种新的金属成形方法—半固态金属成形。半固态金属成形可以分为流变成形和触变成形两种。前者是利用半固态金属的流变性能，将经过强烈搅拌的金属浆料加压成形。后者则利用金属触变性能，将凝固的搅拌金属浆料加热至半固态再加压成形。半固态金属成形具有能消除气孔、缩孔，提高零件的机械性能及模具寿命，减少凝固收缩，提高零件尺寸精度等优点。半固态金属易于搬运和输送，为连续高效的自动化生产创造了条件。在节省能源、保护环境方面也较传统的铸造方法更为优越。铝锻件目前美国、西欧已将半固态加工成形技术应用于生产。美国军方把用流变铸造法制造复合材料坦克零件列为五年工艺研制规划之一。在川崎制铁等18家大型公司的资助下，日本从1988～1994年成立了专门研究机构，对半固态金属的性能、制造与加工技术进行了全面的研究，目前已着手工业化生产。我国对半固态金属成形技术的研究基本上还处于实验室阶段，离工业性生产尚有一定距离。欢迎光临公司网http://www.kszhenda.com
1 半固态金属的流变特性 半固态金属的流变特性是指在外力作用下半固态金属的流动、变形性能。研究半固态金属的流变特性对半固态金属的制备和成形技术具有重要的指导意义。当金属液中固体金属颗粒的组分大于0.05～0.1时，其流变行为即呈现非牛顿体型。在更高的固体组分（0.5～0.6）时，浆料呈非线性粘塑性，具有宾汉 （Binghan）流体的特性。虽然合金成份、半固态金属的制造条件、固体相的形状与大小等因素对半固态金属的流变性能都有影响，但固相组分的数量对流变性能的影响最大。通常用半固态金属的表观粘度作为其流变性的指标。通过在一定剪切变形速度及冷却条件下的搅拌试验，测定了在不同固体组分下的铝、铜、铁半固态金属的表观粘度，见图1，并采用悬浊液的粘度公式对表观粘度与固相率的关系进行回归分析，得到如公式（1）所示的半固态金属表观粘度表示式中：—半固态金属表观粘度，—金属液表观粘度（—合金度，C—凝固速度，—剪切变形速度，—固相率。
70年代初美国麻省理工学院的M.Flemigs和D.Spencer发现，处于固-液相区间的合金经过连续搅拌后呈现出低的表观粘度，此时在结晶过程中形成的树枝晶被粒状晶代替。这种浆料很容易变形，只要加很小的力就可以充填复杂的型腔，从而开发出一种新的金属成形方法—半固态金属成形。半固态金属成形可以分为流变成形和触变成形两种。前者是利用半固态金属的流变性能，将经过强烈搅拌的金属浆料加压成形。后者则利用金属触变性能，将凝固的搅拌金属浆料加热至半固态再加压成形。半固态金属成形具有能消除气孔、缩孔，提高零件的机械性能及模具寿命，减少凝固收缩，提高零件尺寸精度等优点。半固态金属易于搬运和输送，为连续高效的自动化生产创造了条件。在节省能源、保护环境方面也较传统的铸造方法更为优越。铝锻件目前美国、西欧已将半固态加工成形技术应用于生产。美国军方把用流变铸造法制造复合材料坦克零件列为五年工艺研制规划之一。在川崎制铁等18家大型公司的资助下，日本从1988～1994年成立了专门研究机构，对半固态金属的性能、制造与加工技术进行了全面的研究，目前已着手工业化生产。我国对半固态金属成形技术的研究基本上还处于实验室阶段，离工业性生产尚有一定距离。欢迎光临公司网http://www.kszhenda.com
1 半固态金属的流变特性 半固态金属的流变特性是指在外力作用下半固态金属的流动、变形性能。研究半固态金属的流变特性对半固态金属的制备和成形技术具有重要的指导意义。当金属液中固体金属颗粒的组分大于0.05～0.1时，其流变行为即呈现非牛顿体型。在更高的固体组分（0.5～0.6）时，浆料呈非线性粘塑性，具有宾汉 （Binghan）流体的特性。虽然合金成份、半固态金属的制造条件、固体相的形状与大小等因素对半固态金属的流变性能都有影响，但固相组分的数量对流变性能的影响最大。通常用半固态金属的表观粘度作为其流变性的指标。通过在一定剪切变形速度及冷却条件下的搅拌试验，测定了在不同固体组分下的铝、铜、铁半固态金属的表观粘度，见图1，并采用悬浊液的粘度公式对表观粘度与固相率的关系进行回归分析，得到如公式（1）所示的半固态金属表观粘度表示式中：—半固态金属表观粘度，—金属液表观粘度（—合金度，C—凝固速度，—剪切变形速度，—固相率。
