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第六章半固态金属加工

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第六章半固态金属加工技术6.1 半固态金属加工技术概论20 世纪 70 年代初,美国麻省理工学院(MIT)的 Flemings 教授等研究者们提出了一种金属成型新方法,即半固态加工技术(Semi-SolidMetalorSemi-SolidForming,简称 SSM 或 SSF)。所谓半固态加工是指金属在凝固过程中,对其施以剧烈的搅拌或扰动作用,得到一种均匀悬浮着一定量的球状初生固相或退化的枝晶固相的固-液混合浆料,进而进行加工成型的一种新技术。这种固-液混合浆料具有很好的流变性能,因此称为流变浆料。依据流变料浆是否直接用于金属件的加工成形,半固态加工又分为半固态流变成型和半固态触变成型两类。前者是将制备好的半固态浆料直接用于成型,后者是将流变浆料凝固成锭,在成形时,重新加热至金属的半固态温度区,恢复其流变特性,实现加工成型。流变料浆凝固成的金属锭一般称为半固态金属坯料。金属材料从形态来分,主要有两种状态,液态和固态。相应地传统的金属成形主要分为两类,金属液态凝固成形,如铸造、液态模锻、液态轧制、连铸等,和金属塑性加工成形,如轧制、拉拔、挤压、锻造、冲压等。凝固成形利用了液态金属的良好流动性,实现成形过程中的充填、补缩,并且可以借助机械压力充填型腔,改善成形件内部质量和尺寸精度。但从凝固机理知道,凝固加工要想完全消除成型件内部的缺陷是极其困难的,甚至是不可能的。塑性加工成形是利用固态金属在高温下呈现的良好塑性流动性,在外力的作用下,完成成形过程中的形变和组织转变。与凝固加工相比,采用塑性加工成形的产品质量明显提高,但由于固态金属变形抗力高,所需变形力大,因此要消耗大量能源,对于复杂零件需要多道工序才能完成。半固态是金属介于液态和固态的中间态,是金属从液态向固态转变或从固态向液态转变的中间阶段,即金属固相和液相共存的一种状态,对于结晶温度区间宽的合金,半固态阶段较长。金属在半固态呈现出与液态金属、固态金属明显不同的物理特性,半固态加工技术正是利用这些特性,而发明的一种不同于传统的r重力铸造 I精密铸造 I压力铸半固态加工(流变成形\(触变成形丿1r固态加轧制锻压挤压超塑成形特种固态成形凝固加工、塑性加工的金属成形加工新方法。半固态加工综合了凝固加工和塑性加工的长处,其加工温度比液态低、变形抗力比固态小,可一次大变形量加工成型形状复杂且精度和性能要求较高的部件。半固态加工是 21 世纪最有前途的一种材料成形加工方法。金属三态成型加工方...

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