在前面中國(guó)鑄造網(wǎng)已經(jīng)為大家介紹了半固態(tài)流變鑄造和觸變鑄造，本文這樣介紹半固態(tài)成型技術(shù)的特點(diǎn)和用途。
半固態(tài)金屬成形技術(shù)，就是金屬在凝固過(guò)程中，進(jìn)行劇烈攪拌，或控制固-液態(tài)溫度區(qū)間，得到一種液態(tài)金屬母液中均勻的懸浮著一定固相組分的固液混合漿料(固相組分甚至可高達(dá)60%)。這種半固態(tài)金屬漿料具有流變特性，即半固態(tài)金屬漿料具有很好的流動(dòng)性，易于通過(guò)普通加工方法制成產(chǎn)品。采用這種既非完全液態(tài)，又非完全固態(tài)的金屬漿料加工成形的方法，就稱(chēng)為半固態(tài)金屬成形技術(shù)。
半固態(tài)成形的特點(diǎn)
與普通的加工方法相比，半固態(tài)成形具有許多優(yōu)點(diǎn)：
1.應(yīng)用范圍廣泛，凡具有固液兩相區(qū)的合金均可實(shí)現(xiàn)半固態(tài)成形?？蛇m用于多種成形工藝，如鑄造、擠壓、鍛壓和焊接。
2.SSM充形平穩(wěn)，無(wú)湍流和噴濺，加工溫度低，凝固收縮小，因而鑄件尺寸精度高。SSM成形件尺寸與成品零件幾乎相同，極大地減少了機(jī)械加工量，可以做到少或無(wú)切屑加工。SSM凝固時(shí)間短，有利于提高生產(chǎn)率。
3.半固態(tài)合金已釋放了部分結(jié)晶潛熱，因而減輕了對(duì)成形裝置，尤其是模具的熱沖擊，使其使用壽命大幅度提高。
4.SSM成形件表面平整光滑，鑄件內(nèi)部組織致密，內(nèi)部氣孔、偏析等缺陷少，晶粒細(xì)小，力學(xué)性能高，可接近或達(dá)到變形材料的性能。
5.應(yīng)用半固態(tài)成形工藝可改善制備復(fù)合材料中非金屬材料的漂浮、偏析以及與金屬基體不潤(rùn)濕的技術(shù)難題，這為復(fù)合材料的制備和成形提供了有利條件。
6.與固態(tài)金屬模鍛相比，SSM的流動(dòng)應(yīng)力顯著降低，SSM模鍛成形速度更高，可以成形十分復(fù)雜的零件。
7.節(jié)約能源。按生產(chǎn)單位重量零件為例，半固態(tài)成形與普通鋁合金鑄造相比，節(jié)能35%左右。
半固態(tài)成形的應(yīng)用
1.在鋁合金制備中的應(yīng)用
目前半固態(tài)金屬成形應(yīng)用最成功和最廣泛的是在鋁合金的制備中。其原因不僅是因鋁合金的熔點(diǎn)較低和使用范圍廣泛，而且鋁合金是具有較寬液固共存區(qū)的合金體系。在鋁合金工業(yè)中，包括Al-Cu合金、Al-Si合金、Al-Pb合金和Al-Ni合金等，特別值得一提的是半固態(tài)金屬成形技術(shù)已開(kāi)始應(yīng)用于制備鋁合金制品。圖3所示是半固態(tài)成形的鋁合金零件。目前，半固態(tài)成形的鋁合金零件重量可達(dá)7kg以上。
2.在其它材料中的應(yīng)用
對(duì)于鎂合金和銅合金，也可以應(yīng)用SSM成形技術(shù)，并且已經(jīng)取得了一些成果，可以用這種方法制造出質(zhì)量?jī)?yōu)良的零件。
3.應(yīng)用于復(fù)合材料的制備
半固態(tài)金屬在液固兩相區(qū)有很好的粘性和流動(dòng)性，可以比較容易地加入非金屬填料，而且只要選擇好適當(dāng)?shù)募尤霚囟群蛿嚢韫に嚕欣谔岣叻墙饘偬盍虾桶牍虘B(tài)金屬之間的界面結(jié)合強(qiáng)度。非金屬填料的加入也有效地阻止了球形微粒的簇集，如圖4所示。非金屬填料的加入對(duì)后續(xù)的部分重熔和觸變成形非常有利。目前，在金屬基復(fù)合材料中應(yīng)用SSM成形方法也是一個(gè)研究熱點(diǎn)。
4.SSM的一些其它應(yīng)用
SSM也可以應(yīng)用在板帶和線材的連鑄連軋中，在連鑄連軋中加入攪拌后，產(chǎn)生的效果不僅僅是使成分均勻，而且能提高產(chǎn)品的整體質(zhì)量。
SSM的另一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是材料的提純。半固態(tài)成形技術(shù)在金屬提純上具有兩方面的應(yīng)用。其一，金屬漿料中顆粒大小的不同，在后續(xù)過(guò)程中極容易形成偏析，采用霧化方法，從而使得金屬基體性能趨于均勻。其二，由于在液固兩相區(qū)，初生相微粒的成分與液相成分有較大的差別，只要采用某種方法將液相和固相分離開(kāi)，就可以達(dá)到提純材料的目的。比如，利用具有一定粗糙度的濾紙就可以將液體從金屬漿料中排除，如圖5所示。
