21世紀最有發展前景的現代加工新技術半固態金屬成形一、概念

半固態金屬成形技術（Semi-SolidMetalprocessing，SSM），它是利用在固-液態區間獲得一種液態金屬母液中均勻地懸浮著一定固相組分（50%-60%）合金的混合漿料進行加工成形的方法。半固態成形是利用金屬材料從固態向液態,或從液態向固態的轉換過程中具有半固態的特性所實現的成形。二、半固態成形技術的發展簡史起源和發展半固態加工起源于美國。20世紀70年代初,麻省理工學院Spencer和Flemings等人發現凝固過程中的金屬材料經強力攪拌,會生成近球狀晶或球狀晶組織。

30多年的發展歷程中,SSM技術在制坯、重熔加熱、零件成形、組織與力學性能、加工環節數值模擬以及合金流變學研究等許多方面取得重大進展。目前,這項技術已廣泛應用于汽車工業領域,在航空、航天以及國防工業領域也正處于應用的起步階段,具有廣闊的前景。半固態金屬加工技術是近多年來才誕生和發展起來的現代冶金加工新技術。它雖然誕生晚,但發展很快,只用十幾年的時間就從試驗室過渡到試生產,又很快實現了產業化和商品化。被世人稱為新一代的合金成形工藝。半固態加工成形技術的應用前景世界汽車工業正向著輕量化方向發展,采用SSM技術,不僅成形容易,而且能保證材料性能充分發揮。從20世紀90年代初開始,SSM技術在世界汽車工業領域的工業化應用發展迅速。采用SSM技術生產的汽車零件包括剎車制動筒、轉向系統零件、搖臂、發動機活塞、輪轂、傳動系統零件、燃油系統零件以及汽車空調零件等。目前,這些零件已應用在Ford、Chrysler、Volvo、BMW、Fiat、Audi等歐美名牌轎車上。在航天航空領域,先進鋁合金是主要結構材料,它具有高比強度、高比模量、良好的斷裂韌性和疲勞強度、較低的裂紋擴展速率以及良好的耐蝕性等特點。與傳統金屬加工的方法比較

傳統的金屬加工方法主要分為壓力加工和鑄造加工,而半固態加工被世人稱為現代冶金加工新技術,以上三種方法分別利用了金屬固有的特性進行加工成形。壓力加工—是利用金屬的塑性,在外力作用下的塑性加工。鑄造加工—是利用液態金屬流動性,實現凝固加工成形。半固態加工—利用具有非枝晶組織的金屬在半固態條件下的流變性和觸變性進行流變成形或觸變成形。三、半固態金屬加工的優缺點優點：（1）

由于在半固態,合金具有獨特的觸變行為,可成型復雜的薄壁的零部件（2）加工件的精度高,幾乎是近凈成形,尺寸公差接近機加精度（3）成形件表現平整光滑,內部組織致密,缺陷少,晶粒細小,力學性能高,可達鍛件性能（4）節省原材料、能源,生產同樣的零部件,它與普通鑄造相比,節能約35%（5）成品率高,幾乎達100%（6）生產效率很高（7）模具壽命長（8）生產成本低,零部件價格很有競爭力（9）生產環境得到改善存在的問題（1）目前最大的半固態加工坯料還只能做到中直徑為152mm,如想制造更大尺寸的零部件目前仍無能為力。（2）興建這種生產線的投資要比鑄造大。四、半固態金屬加工工藝流程半固態加工一般分為原料加工，再加熱和成形三個步驟半固態加工的主要成形手段有壓鑄和鍛造其工藝路線有兩條：一是將半固態金屬漿料冷卻凝固后下料,再將此半固態金屬坯料重新加熱到半固態溫度進行成形,通常稱為觸變成形。另一條是將攪拌獲得的半固態漿料在保持其半固態溫度條件下,直接成形,稱為流變鑄造。五、半固態金屬加工的適用范圍合金鋁、鎂、鋅、銅、鎳、鋼鐵等有較寬液-固共存區的合金體系均適用。尤其是低熔點的鋁鎂最為適用,因此,目前鋁合金及鎂合金利用半固態加工技術,大批量生產其零部件并已獲得廣泛應用。交通運輸行業

特別是汽車行業,許多零部件用半固態成形技術來生產十分理想、性能好、成本低又可輕量化。所以交通運輸業將是21世紀采用這一新技術的最熱點。總的來說，該技術適用于低熔點的鋁鎂及其合金。

國外利用該新技術已大批量的生產汽車、家用電器等鋁鎂合金的零部件,近年來,SSM技術的工業化應用進展迅速，美國、意大利、瑞士、法國、英國、日本等國家處于領先地位,已進入應用階段，但在我國還未產業化。六、具體應用實例

斜板法對球墨鑄鐵結構的影響什么是斜板法？

斜板法是一種將剪切應力應用于生產具有球狀半固態鑄件的新方法。在這種方法中，適當過熱的融化的金屬在流過斜板后被澆注進模具中。由于在金屬和斜板之間的熱轉移，固態形核發生了。然后，由于剪切應力和金屬流動，形核顆粒從表面分離。這些顆粒進而分散到金屬中。在斜板法中，像過熱，斜板長度，模具材料，傾斜，斜板材料這些因素都影響最后的微觀結構。斜板法中，板的長度和傾斜度對鑄件結構有比較大的影響最佳的石墨球形化和固態顆粒球形化的條件為:冷卻速率為67K·s?1,傾斜板的傾斜角度為7.5度,傾斜板的長度為560mm。結果還顯示,當全部的加工時間很短的時候,傾斜板很容易阻止變質劑失效。影響因素和最佳工藝參數與壓鑄方法和傳統的鑄造方法相比，這種方法有更好的機械性能，并且減少孔隙率，這是由于縮減體積的減少以及更能均勻的填充模具。優點：影響因素對結構影響的具體分析1、板長固定，不同板角下的組織形貌20度5度7.5度不同斜板角度下固態顆粒的長寬比最佳角度為7.5度2、不同加熱時間和保溫時間最佳再加熱時間為13min15min后樣品的液態分數達到了本質上的穩定狀態3、不同條件下再加熱球墨鑄鐵樣品的微觀結構1160℃下不同