適合半固態(tài)成形的合金應(yīng)具備的特性

1、適合半固態(tài)成行的合金應(yīng)具備哪些特性？適合半固態(tài)成行的合金應(yīng)具備哪些特性？金屬的半固態(tài)加工就是將金屬加熱到其固相線和液相線之間，利用金屬?gòu)囊簯B(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變或者從固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變（即固液共存）過程中所具有的特性進(jìn)行成形的方法。半固態(tài)成形技術(shù)分為流變成形和觸變成形。在金屬凝固過程中，對(duì)其施以劇烈的攪拌作用，充分破碎枝狀的初生固相，得到一種液態(tài)金屬母液中均勻的懸浮著一定球狀初生固相的固液混合漿料（固相組分一般為50%左右），即流變漿料，利用這種流變

2、漿料直接進(jìn)行成形加工的方法稱之為半固態(tài)金屬的流變成形（rheofming）。如果將流變漿料凝固成坯錠，按需要將此金屬坯錠切成一定大小，然后重新加熱（即坯料的二次加熱）至金屬的半固態(tài)溫度區(qū)，這時(shí)的金屬坯一般稱為半固態(tài)金屬坯料。利用金屬的半固態(tài)坯料進(jìn)行成形加工，這種方法稱之為觸變成形（thixofming）。（1）較寬的液固兩相區(qū)間半固態(tài)金屬漿料的制備是將金屬加熱到固相線與液相線的溫度區(qū)間內(nèi)，因此適合半固態(tài)成形的合金其本質(zhì)特性首先應(yīng)該具有較

3、寬的液固兩相區(qū)間。在金屬半固態(tài)成形時(shí)，由于成形溫度處于固、液兩相區(qū)內(nèi)，且初生固相的形貌通常以近球狀的非枝晶組織懸浮在液相基體中，使熔體在成形過程中具有良好的流變性和觸變性，通常適用于具有較寬固液兩相區(qū)的合金體系，如鋁合金、鎂合金、銅合金、鋅合金以及鎳基合金、鋼鐵類合金等金屬在固相線和液相線的溫度范圍內(nèi)結(jié)晶過程中，其內(nèi)部是固相和液相兩相混合共存，從結(jié)晶開始到結(jié)晶結(jié)束的結(jié)晶過程中，其中的固相逐漸增加，對(duì)于較適合半固態(tài)成形的漿料，其固相率基本

4、要求在0.4—0.6之間。的如果液固兩相區(qū)間過窄，金屬在結(jié)晶過程中的溫度變化范圍小，結(jié)晶速度快，而要使金屬漿料處在半固態(tài)的狀態(tài)下，其溫度應(yīng)該保持在結(jié)晶溫度區(qū)間內(nèi)，而金屬在加熱的過程中，溫度的準(zhǔn)確控制是一個(gè)難點(diǎn)，液固兩相區(qū)間越窄，對(duì)溫度的控制要求越高。（2）良好的流變性能從工藝方面來說，多年的研究和實(shí)踐表明，適合半固態(tài)流變成形的合金，應(yīng)該具有良好的流變性能。半固態(tài)金屬的流變性直接影響半固態(tài)金屬成形與流動(dòng)的工藝條件。半固態(tài)合金的流變性能主要

5、表現(xiàn)為其表觀黏度的變化規(guī)律，通小，半固態(tài)金屬漿料可以作為一種牛頓黏性流體來處理；當(dāng)固相率增大到0.2—0.6時(shí)，固相微粒間的相互作用已經(jīng)十分明顯，固相微粒相對(duì)運(yùn)動(dòng)的流體動(dòng)力學(xué)行為以及固相微粒的附聚行為被用來解釋半固態(tài)金屬漿料的性質(zhì)；當(dāng)固相率達(dá)到0.6—0.7以上時(shí)，固相微粒已經(jīng)形成了“骨架”，此時(shí)的半固態(tài)金屬漿料可以被認(rèn)為是浸透著液體的多孔固體。因此，適合半固態(tài)成形的金屬，要能夠容易準(zhǔn)確的將固相率控制在一個(gè)相對(duì)合適的范圍內(nèi)。研究發(fā)現(xiàn)合金

6、半固態(tài)漿料的流變性能還受到剪切速率和冷卻速率的很大影響。當(dāng)降低冷卻速率和增大剪切速率時(shí)，將有利于連續(xù)攪拌條件下的合金半固態(tài)漿料組織中的固相顆粒球化。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)經(jīng)連續(xù)降溫和等溫?cái)嚢璧暮辖鸢牍虘B(tài)漿料在固、液兩相溫度區(qū)問恒溫靜置時(shí)，由于在靜置過程中，固相顆粒之間在形成聚集的同時(shí)發(fā)生了合并粗化，不僅影響到漿料的觸變性，而且還顯著影響到漿料的穩(wěn)態(tài)粘度。因此，為了良好的流變性能，半固態(tài)金屬制備過程中應(yīng)該有較低的冷卻速率和較大的剪切速率。(3)最優(yōu)的

7、合金成分每種合金對(duì)應(yīng)不同的成分，成分不同，其組織結(jié)構(gòu)、熔點(diǎn)、流動(dòng)性、表觀黏度等特性各有不同，有些特性對(duì)半固態(tài)成形有利，有些特性會(huì)影響半固態(tài)的成形，因此有些合金適合半固態(tài)成形，有些不適合半固態(tài)成形，針對(duì)半固態(tài)成形理論與不同的合金系中合金成分之間的關(guān)系，中外的專家學(xué)者為此付出了許許多多的努力以及做出了杰出的貢獻(xiàn)。Kazakov利用熱力學(xué)模型計(jì)算Al—Si系合金中在添加第三元素及改變其濃度，如Li、Mg、Zn、Cu、Ni、Mn和Ce等，對(duì)計(jì)算

8、所得到的液相含量與溫度的關(guān)系曲線的影響分析，進(jìn)行了合金半固態(tài)成形的可行性判定，進(jìn)而與試驗(yàn)相結(jié)合對(duì)合金成分優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)提出了理想的半固態(tài)成形鋁合金的化學(xué)成分選取范圍。CamachoMaciel等用滿足非平衡凝固條件下的Scheil方程和液相百分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系以及所掌握的金屬熱力學(xué)參數(shù)，在對(duì)7000系鋁合金凝固過程中合金元素對(duì)液相百分?jǐn)?shù)及平衡相影響進(jìn)行定性分析，從而對(duì)合金的半固態(tài)成形性進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)當(dāng)Zn／Mg比值減小而ZnMgCu增加時(shí)