半固态成形工艺特点及发展现状

半固态成形技术充分利用金属材料在半固态温度区间特殊的微观组织和成形性能,能够在较低的成形载荷下实现复杂构件的高效近净成形,该技术的应用对于提高金属材料的质量利用率和性能利用率、延长模具寿命、节能减排等方面具有重要的作用。主要介绍了半固态成形技术的历史沿革、半固态成形技术的分类、半固态金属坯料浆料的制备工艺、有色金属材料和钢铁材料的半固态成形技术开发以及应用情况,最后提出了半固态成形技术所面临的挑战和机遇。     

Al-Zn-Mg-Cu合金半固态成形的研究现状与应用

半固态成形技术为实现Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金"以铸代锻"的目标提供了有效途径。主要综述了Al-Zn-Mg-Cu合金半固态制浆与成形技术、半固态成形合金的成分调控、微观组织结构与性能等方面的研究现状与进展,同时结合笔者所在学术团队的研究经历,对半固态成形件的组织和性能进行了简要分析。详细综述了Al-Zn-Mg-Cu合金半固态制浆和成形方法,着重介绍了环缝式电磁搅拌技术、蛇形通道浇注法及复合式半固态成形技术。进而综述了Al-Zn-Mg-Cu半固态成形合金的成分及微观组织结构调控方面的研究进展,介绍了合金成分调控及热处理工艺优化对性能的积极影响,分析比较了Al-Zn-Mg-Cu合金半固态成形后的微观组织和力学性能的研究现状。最后,对该成形方向的研究和应用现状进行了总结,分析了其需要解决的主要问题,并对其发展方向进行了展望。     

功率超声振动在金属材料成形中的研究及应用

功率超声振动在金属材料成形领域,如在超声处理液态金属、超声焊接成形、超声金属塑性成形及金属半固态成形等方面有着广泛的研究和应用.结合作者的研究成果,介绍了功率超声振动应用于上述各种成形方法的原理,相对于传统方法的优点及其研究和应用现状.认为,由于超声成形的环保、节能和高效性,功率超声振动在金属材料成形领域的研究和应用,特别是用于半固态成形领域中,将有广阔的发展前景.     

A357铝合金半固态流变压铸成形组织工艺研究

介绍了一种实验室自行研制的半固态浆料制备及流变成形设备,该设备主要由熔炼炉、剪切制浆装置、温度控制系统、气体保护装置、连接装置及压铸系统组成.研究了在不同工艺条件下通过该流变成形设备制备A357铝合成形件的组织特点.探讨了半固态流变压铸过程中的凝固行为.实验结果表明:通过该实验设备能有效的消除普通铸造中出现的粗大树枝晶,制备出细小、圆整且均匀分布的半固态组织,而且能消除铸件中的气孔和显微疏松.剪切速率的增大有利于半固态A357铝合金初生α1-Al晶粒的形成及球化.在半固态浆料制备过程中,以初生α1-Al晶粒的形成为主;在随后的压铸过程中,则以较为细小的二次凝固α2-Al晶粒的形成为主.     

非晶复合材料的半固态加工技术

非晶复合材料具有高强度力学性能的同时又表现为宏观脆性,而半固态工艺可以提高非晶复合材料的宏观塑性。主要综述了非晶复合材料的发展历程和分类,简要介绍了半固态成形工艺。重点介绍了半固态成形技术制备半固态非晶复合材料坯料或浆料的主要方法和具体工艺,同时追踪了利用半固态成形技术(锻造成形、铸造成形、轧制成形)制备的非晶复合材料产品的最新研究,进而介绍了半固态等温热处理对非晶复合材料微观组织的影响规律。最后对比了半固态流变成形和触变成形的优缺点,展望了流变成形技术在非晶复合材料领域的推进和应用。     

金属半固态成形技术的研究及应用进展

系统介绍了近年来金属半固态成形技术的理论研究及工业应用的进展情况,讨论了半固态成形技术的应用优势、存在问题、研究重点及其发展策略。     

陶瓷基复合材料伪半固态触变成形

提出了伪半固态触变成形技术,并利用2024铝合金和SiCp成形卫星角框件试验说明了主要工艺过程.用伪半固态触变成形技术能够成形陶瓷基复合材料,成形温度大大低于高熔点相纳米粉体熔化温度.用伪半固态触变成形工艺制备出的试样具有比较均匀、密实的微观组织结构、一定的塑性变形和比较高的硬度,达到了近净成形的程度.在成形过程中压力容易消除粘结体充填后的凝固缺陷.     

铝合金的半固态成形

半固态加工是金属材料成形领域中的一种新工艺.分析了铝合金半固态成形技术的现状及发展趋向.     

半固态浆料制备技术发展现状

半固态成形技术与传统成形技术相比,以其诸多的优点日益受到越来越多研究者的关注.在半固态成形技术的研究中,制备具有非枝晶组织的理想半固态浆料(坯料)是关键.将半固态浆料制备工艺分为两大类:液态金属半固态浆料制备和固态金属半固态坯料制备,并分别介绍了两类工艺中常用的几种工艺方法.电磁搅拌法和应变诱化激活法已有工业化应用;双螺旋搅拌法和半固态等温热处理法等比较有发展潜力;其他多种方法各有特点,可用于特定合金或者特定工作条件下的研究开发.     

喷射成形一种先进的金属热成形技术

喷射成形是一种新型快速凝固技术,近年来被广泛用于多种高性能金属材料的研究与制备。本文综述了喷射成形技术的原理、发展、特点与应用,并就其发展趋势提出了一些看法。     

Mg-Li合金研究最新进展及其应用

在简要回顾Mg-Li合金的历史的基础上对该合金的最新进展情况予以全面总结，包括新合金体系的开发、半固态成形技术、快速凝固技术、复合材料的开发以及超塑成形技术等。介绍了该系合金的应用情况，指出了目前存在的问题，指明了下一步工作的方向，并展望了Mg-Li合金的发展前景。     

Effect of solidification conditions on deformation behaviour of semi-solid Sn-Pb alloys

The compressive behaviour of Sn-Pb alloys is studied with materials of conventionally dendritic structure and non-dendritic (rheocast) structure obtained through mechanical stirring during solidification. The alloys are found to deform similarly in the fully solid state but their behaviour becomes very different in the semi-solid range depending on the solidification mode. The holding time in the semi-solid state before compression also affects the mechanical properties: the influence of these two parameters is discussed in terms of the initial structure of the alloy and its evolution. Advantages of using semi-solid materials in metal forming processes are also presented.     

非晶复合材料的半固态成形技术研究动向

综述了国内外非晶复合材料的制备与成形方法,特别对内生块体非晶复合材料的制备和成形技术的现状进行了分析,对内生块体增塑非晶复合材料半固体成形技术的研究动向进行了详细的介绍。最后,对内生块体非晶复合材料的半固体流变铸造成形技术进行了详细的论述和展望。     

铜合金半固态流变成形及制备技术研究进展

金属半固态成形已有近50年的发展历史,因其加工优势和市场价值备受关注,并形成了很多加工方法,其中半固态流变成形工艺效率高、成本低,具有较好的发展前景。由于铜合金熔点普遍较高,目前针对其进行的半固态工艺研究较少。简要综述了针对铜合金的半固态流变成形及制备技术的研究新进展,包括各新工艺的加工过程、最优工艺参数选择及工艺过程的机理等,分析了各工艺目前尚存在的问题和原因。阐述了半固态流变制备工艺模型及机理的新进展,并对其发展趋势进行了分析和展望,认为半固态流变成形技术未来的研究方向有半固态浆料制备新方法、新型半固态合金和半固态组织演变机制及其控制方法等。     

1Cr18Ni9Ti不锈钢双辊薄带凝固组织区的形成机理

在双辊薄带连铸实验和薄带凝固组织特征分析的基础上,结合对薄带凝固组织区的模拟预测结果,研究了1Cr18Ni9Ti不锈钢双辊薄带凝固组织区(特别是等轴晶区)的形成机理.结果表明:1Cr18Ni9Ti不锈钢双辊薄带凝固组织中的等轴晶区不但在凝固类型为半固态时形成,在轧制或理想型时也能形成.其形成机理为,熔池中悬浮游离晶体的沉积、聚集以及在枝晶生长前沿的长大和薄带离开二铸辊最小间隙(铸辊出口)后,薄带/空气界面换热系数骤然降低抑制了柱状枝晶的生长,并促使薄带中部未凝固熔体中游离晶体的择优长大.     

基于SIMA法的铝合金复杂构件触变锻造成形技术

采用半固态触变锻造技术成形铝合金构件,容易实现轻量化、低成本、短流程制造,因此在汽车、航空航天等领域应用广泛,但是对于高强铝合金复杂形状构件触变锻造存在半固态坯料制坯工序复杂、制件固液偏析严重和力学性能较弱等问题。基于SIMA制坯方法,提出了分级热处理、快速感应重熔和梯度等温处理等重熔工艺以及触变-塑变复合成形等新成形技术,优化了变形铝合金二次重熔半固态组织调控和触变锻造技术,获得了良好的半固态球晶组织并成形出合格的制件,最后提出了铝合金触变锻造成形中仍需解决的问题和发展方向。     

Simulation of liquid infiltration and semi-solid extrusion for composite tubes by quasi-coupling thermal-mechanical finite element method

As a new metal forming technology, the liquid infiltration and semi-solid extrusion process can produce various composite parts, such as tubes, bars, and shaped products, in a single process. In this paper, the liquid infiltration and semi-solid extrusion process for forming a composite tube is simulated by means of thermal rigid-plastic quasi-coupling FEM method. The key technologies such as the handling of liquid phase zone, the transition between liquid and solid phase zones, the grid re-meshing method and the establishment of the boundary condition have also been studied. Based on the FEM simulation software developed by the authors and the grid re-meshing technology, the distribution of stress field, strain field and deformation force in the liquid infiltration and semi-solid extrusion process for forming composite tubes are obtained. The deformation force simulation results accord with the experimental data, indicating the reliability of the system. Therefore, the present research is theoretically valuable in the product quality control and the process parameter choice.     

Response of spray-deposited,stirred-cast and conventional cast Pb-Sn alloys to deformation in the semi-solid state

Pb-35 wt% Sn alloys were deformed in the semi-solid state. The effects of the initial microstructures, deformation temperatures and deformation rates on the microstructures and the formability of the alloy were studied. A physical phenomenological model is proposed to explain the different behaviours of the stress-strain curves of semi-solid forming of various materials under various conditions. Three different processes, spray deposition (S/D), semi-solid synthesizing (SSS) and conventional casting (CC) were used to produce the Pb-35 wt% Sn alloys with different initial microstructures. Two strain rates, (0.083 and 0.00083 s^–1) and two deformation temperatures, (190 and 200°C) were used in this study. There is no significant variation in particle size and in sphericity during semi-solid forming of Pb-35wt% Sn alloys. The deformation stress increases monotonically as strain increases during semi-solid deformation of S/D materials, which consist of smaller solid particles. However, for SSS and CC materials, which consist of larger solid particles, the deformation stress increases in the beginning to a local maximum, then decreases to a minimum before it starts to increase again as strain increases. This phenomenon is more noticeable at lower deformation temperatures and higher strain rates. The deformation stresses required for deformation at higher deformation rates and at lower deformation temperatures are larger than those at lower deformation rates and at higher deformation temperatures, respectively.