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半固态金属浆料铝锻件
由于半固态金属浆料中的固相率主要由半固态金属的温度来决定，因此在实际应用中温度的控制非常重要。使半固态金属发生变形时的剪切应变率对表观粘度也有很大影响。用高温旋转粘度计对稳定状态的半固态A356铝合金的表观粘度进行了测定，结果如图2所示。该表观稳定态粘度可以用公式欢迎光临公司网http://www.kszhenda.com
铝锻件上述情况都是在搅拌试验进行几十分钟，粘度不再变化，达到稳定状态时得出的结果。对于连续冷却状态，则表观粘度较稳定态的稍高。在实际成型加工中，半固态金属充填型腔的时间只持续几秒钟，在这一瞬间由于液体相的粘度，固体颗粒的数量、大小、形貌均在变化，情况变得十分复杂。文献［3］通过对锡-15% 铅所作的试验后指出，在给定的结构下，半固态浆料的瞬时结构特性为随着剪切率的增加表观粘度有所增加。
将搅拌的半固态金属浆料凝固后再重新加热至半固态，由于半固态金属的触变性，当切变速率很小或等于零时，半固态金属的粘度很高，可以象固体一样夹持及搬运，而当其受到较高剪切应力，产生较大切变速率时，粘度迅速降低，变得与流体一样很容易成形。和其它具有触变性能的材料一样，半固态金属浆料也具有滞后回线现象，如图3所示。对于初晶为树枝状的半固态合金，当固相率达到0.3左右就无法流动，而初晶形状为近乎圆形的半固态合金，即使固相率超过0.5，也还有流动性，这说明凝固时晶粒形态对流变性有重大影响。制造半固态金属浆料时，搅拌速度、冷却速度及固相组分对非树枝状结构的生成具有如图4所示的影响非树枝晶结构生成机理示意图 2 半固态金属的制备 生产中常用机械或电磁搅拌的方法来制备金属浆料，用这两种方法可以得到固体组分的颗粒大小在50～100μm范围内的浆料。图5为采用机械搅拌方式连续生产金属浆料的装置［5］。对于铝、铜合金和铸铁，该法可实现固相率为0.5的浆料的连续生产。机械搅拌也可采用剪切冷却辊方式［6］。电磁搅拌法与机械搅拌相比，减少了搅拌器对浆料的污染，但在制备高固相率的浆料时，搅拌速度会急剧降低，表观粘度迅速增加，使浆料的排出发生困难。图6为一种采用半固态金属制造铝基复合材料的电磁搅拌装置［7］。该装置中的4对磁极以0～3000r/min的速度回转。为了使浆料产生三维运动，磁铁与旋转中心轴之间有 10°的偏转角，呈螺旋形放置。采用该装置已制造出A356铝合金为基体，加入平均颗粒尺寸为29μm 的20vol%SiC颗粒的复合材料锭 机械搅拌式半固态金属制造装置
由于半固态金属浆料中的固相率主要由半固态金属的温度来决定，因此在实际应用中温度的控制非常重要。使半固态金属发生变形时的剪切应变率对表观粘度也有很大影响。用高温旋转粘度计对稳定状态的半固态A356铝合金的表观粘度进行了测定，结果如图2所示。该表观稳定态粘度可以用公式欢迎光临公司网http://www.kszhenda.com
铝锻件上述情况都是在搅拌试验进行几十分钟，粘度不再变化，达到稳定状态时得出的结果。对于连续冷却状态，则表观粘度较稳定态的稍高。在实际成型加工中，半固态金属充填型腔的时间只持续几秒钟，在这一瞬间由于液体相的粘度，固体颗粒的数量、大小、形貌均在变化，情况变得十分复杂。文献［3］通过对锡-15% 铅所作的试验后指出，在给定的结构下，半固态浆料的瞬时结构特性为随着剪切率的增加表观粘度有所增加。
将搅拌的半固态金属浆料凝固后再重新加热至半固态，由于半固态金属的触变性，当切变速率很小或等于零时，半固态金属的粘度很高，可以象固体一样夹持及搬运，而当其受到较高剪切应力，产生较大切变速率时，粘度迅速降低，变得与流体一样很容易成形。和其它具有触变性能的材料一样，半固态金属浆料也具有滞后回线现象，如图3所示。对于初晶为树枝状的半固态合金，当固相率达到0.3左右就无法流动，而初晶形状为近乎圆形的半固态合金，即使固相率超过0.5，也还有流动性，这说明凝固时晶粒形态对流变性有重大影响。制造半固态金属浆料时，搅拌速度、冷却速度及固相组分对非树枝状结构的生成具有如图4所示的影响非树枝晶结构生成机理示意图 2 半固态金属的制备 生产中常用机械或电磁搅拌的方法来制备金属浆料，用这两种方法可以得到固体组分的颗粒大小在50～100μm范围内的浆料。图5为采用机械搅拌方式连续生产金属浆料的装置［5］。对于铝、铜合金和铸铁，该法可实现固相率为0.5的浆料的连续生产。机械搅拌也可采用剪切冷却辊方式［6］。电磁搅拌法与机械搅拌相比，减少了搅拌器对浆料的污染，但在制备高固相率的浆料时，搅拌速度会急剧降低，表观粘度迅速增加，使浆料的排出发生困难。图6为一种采用半固态金属制造铝基复合材料的电磁搅拌装置［7］。该装置中的4对磁极以0～3000r/min的速度回转。为了使浆料产生三维运动，磁铁与旋转中心轴之间有 10°的偏转角，呈螺旋形放置。采用该装置已制造出A356铝合金为基体，加入平均颗粒尺寸为29μm 的20vol%SiC颗粒的复合材料锭 机械搅拌式半固态金属制造装置
