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半固态技术简介

时间:2016-06-12 来源:睿甲精工浏览次数:187

传统的金属成形主要分为两类:一类是金属的 液态成形,如铸造、液态模锻、液态轧制、连铸等;另一类是金属的 固态成形,如轧制、拉拔、挤压、锻造、冲压等。在 20 世纪 70 年代美国麻省理工学院的Flemimgs 教授等提出了一种新的金属成形方法,即 半固态成型。

液态成形:凝固加工利用液态金属的良好流动性,以完成成形过程中的充填、补缩直至凝固结束。其发展趋势是采用机械压力替代重力充填,从而改善成形件内部质量和尺寸精度。但从凝固机理角度看,凝固加工要想完全消除成形件内部缺陷是极其困难的,甚至是不可能的。

 固态成形:塑性加工利用固态金属在高温下呈现的良好塑性流动性,以完成成形过程中的形变和组织转变。与凝固加工相比,采用塑性加工成形的产品质量明显好,但由于固态金属变形抗力高,所需变形力大,设备也很庞大,因此要消耗大量能源,对于复杂零件往往需要多道成形工序才能完成。因此,塑性加工的发展方向是降低加工能耗和成本、减小变形阻力、提高成形件尺寸精度和表面与内部质量。由此出现了精密模锻、等温锻造和超塑性加工等现代塑性加工方法。

半固态成型是利用金属从液态向固态转变或从固态向液态转变(即液固共存)过程中所具有的特性进行成形的方法。这一新的成形加工方法综合了凝固加工和塑性加工的长处。即加工温度比液态低、变形抗力比固态小,可一次大变形量加工成形形状复杂且精度和性能质量要求较高的零件。所以,国外有的专家将半固态加工称为 21 世纪最有前途的材料成形加工方法。

金属半固态加工就是在金属凝固过程中,对其施以剧烈的搅拌作用,充分破碎树枝状的初生固相,得到一种液态金属母液中均匀地悬浮着一定球状初生固相的固-液混合浆料,即流变浆料,利用这种流变浆料直接进行成形加工的方法称之为半固态金属的 流变成形(rheoforming);如果将流变浆料凝固成锭,根据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)至金属的半固态温度区,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,这种方法称之为 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 processing of metals),目前在国际上,通常将半固态加工简称为 SSM(semi-solid metallurgy)。

就金属材料而言,半固态是其从液态向固态转变或从固态向液态转变的中间阶段,特别对于结晶温度区间宽的合金,半固态阶段较长。金属材料在液态、固态和半固态三个阶段均呈现出明显不同的物理特性,利用这些特性,产生了凝固加工、塑性加工和半固态加工等多种金属热加工成形方法。
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