適合半固態(tài)成形的合金應具備的特性

1、適合半固態(tài)成行的合金應具備哪些特性？適合半固態(tài)成行的合金應具備哪些特性？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，利用金屬從液態(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行成形的方法。半固態(tài)成形技術分為流變成形和觸變成形。在金屬凝固過程中，對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)特性首先應該具有較

3、寬的液固兩相區(qū)間。在金屬半固態(tài)成形時，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，溫度的準確控制是一個難點，液固兩相區(qū)間越窄，對溫度的控制要求越高。（2）良好的流變性能從工藝方面來說，多年的研究和實踐表明，適合半固態(tài)流變成形的合金，應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；當固相率增大到0.2—0.6時，固相微粒間的相互作用已經(jīng)十分明顯，固相微粒相對運動的流體動力學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)；當固相率達到0.6—0.7以上時，固相微粒已經(jīng)形成了“骨架”，此時的半固態(tài)金屬漿料可以被認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，要能夠容易準確的將固相率控制在一個相對合適的范圍內(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。當降低冷卻速率和增大剪切速率時，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。同時還發(fā)現(xiàn)經(jīng)連續(xù)降溫和等溫攪拌的合金半固態(tài)漿料在固、液兩相溫度區(qū)問恒溫靜置時，由于在靜置過程中，固相顆粒之間在形成聚集的同時發(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應不同的成分，成分不同，其組織結(jié)構、熔點、流動性、表觀黏度等特性各有不同，有些特性對半固態(tài)成形有利，有些特性會影響半固態(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，針對半固態(tài)成形理論與不同的合金系中合金成分之間的關系，中外的專家學者為此付出了許許多多的努力以及做出了杰出的貢獻。Kazakov利用熱力學模型計算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，對計算

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