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半固态金属的特点

时间:2016-06-12 来源:睿甲精工浏览次数:72

半固态金属(合金)的内部特征是固液相混合共存,在晶粒边界存在金属液体。根据固相分数不同,其状态不同,右图表示半固态金属的内部结构。

在高固相分数时,液相成分仅限于部分晶界(见图(a));在低固相分数时,固相颗粒游离在液相成分之中(见图 (b))。

半固态金属的金属学和力学主要有以下几个特点:

(1) 由于固液共存,在两者界面熔化、凝固不断发生,产生活跃的扩散现象,因此溶质元素的局部浓度不断变化;

(2) 由于晶粒间或固相粒子间夹有液相成分。固相粒子间几乎没有结合力,因此,其宏观流动变形抗力很低,所以半固态浆体流动性好;

(3) 随着固相分数的降低,呈现黏性流体特性,在微小外力作用下即可很容易变形流动;

(4) 当固相分数在极限值(约 75%)以下时,浆料可以进行搅拌,并可很容易混入异种材料的粉末、纤维等;

(5) 由于固相粒子间几乎无结合力,在特定部位虽然容易分离,但由于液相成分的存在,又可很容易地将分离的部位连接形成一体化,特别是液相成分很活跃,不仅半固态金属间的结合,而且与一般固态金属材料也容易形成很好的结合:

(6) 即使是含有陶瓷颗粒、纤维等难加工性材料,也可通过半熔融状态在低加工力下进行成形加工;

与普通的加工方法相比 半固态金属加工 具有许多独特的优点:
 
(1) 黏度比液态金属高,容易控制:

夹带的气体少,减少氧化、改善加工性,减少模具粘接,可进行更高速的部件成形,改善表面光洁度,易实现自动化和形成新加工工艺;

(2) 流动应力比固态金属低:
 
半固态浆料具有流变性和触变性,变形抗力非常小,可以更高的速度成形部件,而且可进行复杂件成形,缩短加工周期,提高材料利用率,有利于节能节材,并可进行连续形状的高速成形(如挤压),加工成本低;

(3) 应用范围广:
 
凡具有固液两相区的合金均可实现半固态加工。可适用于多种加工工艺,如铸造、轧制、挤压和锻压等,并可进行材料的复合及成形:
半固态压铸的优点:
(1)  生产效率比普通压铸高,半固态浆体充型时温度比普通压铸低,所需的冷却时间和喷雾时间短;
(2)  脱模剂使用量比普通压铸少,由于生产过程中所需要的喷雾时间短,可大大节约脱模剂用量;
(3)  模具寿命长 ;半固态浆体的充型温度较低,可减少模具热疲劳,延长模具寿命;
(4 ) 模具粘模倾向小,可使用低铁铝合金;(半固态浆体中含球状晶,流动性能好,不容易粘膜)
(5)  合金适用范围广;

一般的压铸合金都适用 (如 A380,ADC10);

一般的重力铸造合金也适用 (如 A356,A354);

注:Si  含量为 12%左右的共晶铝合金,由于无固液共存区,因而不适用于半固态。
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