金屬半固態加工技術的應用淺析

劉兆華

（湖南長沙麓山國際實驗學校 410006）

金屬半固態加工技術的應用淺析

劉兆華

（湖南長沙麓山國際實驗學校 410006）

金屬半固態加工技術的誕生已有幾十年的歷史，具有節能環保、高效省時、成形性能好等優點，被稱為21世紀最具有發展前途的新型制備技術之一，在各類工業領域都有著廣泛的應用。本文主要針對金屬半固態加工技術的應用進行分析。

金屬半固態加工技術；特點；應用

金屬半固態加工技術最早是在20世紀70年代，由美國麻省理工學院的科學家們提出的一種金屬成型的方法。金屬半固態加工技術由于具有節能環保、高效省時、成形性能好等優點，被稱為21世紀最具有發展前途的新型制備技術之一，被廣泛的應用到汽車、飛機及火箭等工業領域的制造中去。

1 金屬半固態加工技術簡述

金屬半固態加工技術是指在對金屬加工凝固的過程中，施以快速的攪拌后得到液態的金屬母液，而在這種母液中懸浮著一些球狀固態或是枝狀晶體類的固夜體混合的漿料，然后對這種漿料進行加工成型的一種方法。金屬半固態加工技術主要有半固態觸變成型和半固態流變成型這兩類。半固態觸變成型就是對制造出來的半固態原材料進行再次加熱使其達到半融化的狀態，然后再進行壓制成形；而半固態流變成型就是把制造出來的半固態的原料直接壓制成形。

金屬半固態成型技術比傳統凝固模式加工出來的產品更均勻，更加環保節能而且高效省時。到目前為止包括我國在內的很多國家和地區都加快了對金屬半固態加工技術的研究步伐，尤其在復合材料和鋁鎂合金工藝的制造上，這為加工制造業的發展提供了非常有利的條件。

2 金屬半固態加工技術的特點

金屬半固態加工技術就是通過金屬在固體和液態之間轉換的過程中形成的溫度區間內進行的加工工藝。凡是具有固液轉換的溫度區間的金屬都能實行半固態加工技術，而且金屬半固態加工技術可以和很多加工工藝相結合，比如鑄造、鍛壓等等，所以說相對于其他常規的成型技術，金屬半固態加工技術具有很多優勢。

一般傳統的金屬加工成型工藝的溫度不是在金屬液化線以上就是在金屬固化線以下，而金屬半固態加工工藝與金屬液態成型工藝相比較具有成形過程平穩、內部氣孔缺陷少、組織結構細密、力學性能好、零部件的尺寸精確度高、表面光滑、誤差性小、使用壽命長，生產周期短，生產效率高。

與金屬固態成型工藝比較，半固態成型工藝的流動性好，零部件成形的速度快，可以制成更加復雜的工藝。因為成形力比較低，所以對成型的模具要求也低。

3 金屬半固態加工技術的應用

3.1 在制造鋁合金零部件中的應用

因為鋁合金具有熔點低、適用范圍廣以及液固相互轉換的溫度區間范圍較寬的特點，所以在制造鋁合金零部件過程中，應用最多也是最成功的技術是半固態加工技術。比如柴油噴射泵的箱體和搖桿的制造過程就運用了金屬半固態加工技術。

3.2 在制造鎂合金零部件中的應用

由于鎂合金材質比較輕，所以最早是應用在制造汽車的活塞和曲柄軸箱上。后來研究人員發現，在把半固態加工技術運用到鎂合金零部件的制造上時，零部件除了具有常溫力學性能外，還隨著零部件成型時原材料固化率提高的同時，高溫性能也大大的提高，這樣制造出來的零部件具有密度小、剛性強、質量輕、熱傳導性強以及穩定性高等特點，也被廣泛的應用到電子產品的制造上了。

3.3 在制造復合材料中的應用

金屬基復合材料是當今社會發展的比較快的新型材料。但是這種制備材料有成本高、質量不穩定以及金屬和非金屬之間的融合難等問題，導致沒有被廣泛的運用到零部件的制造找中去。半固態加工技術與復合材料相結合，很好的利用了半固態金屬在固液轉換期間流動性強和粘性好的特點，加入一些顆粒、晶體以及纖維后，再設置好合適的溫度和攪拌工藝，這樣就提高了金屬基復合材料的強度，從而使制造出來的材料質量穩定，成本也大大降低。

3.4 在梯度材料中的應用

在現代工藝的制造過程中，單一的材料往往很難發揮作用，需要多種材料共同作用，而梯度材料恰好滿足了這個要求。梯度材料是利用半固態加工技術中的液相滲透率不同和觸變成形的特點，使用梯度原料坯和三明治形的原料坯，通過分別加熱和垂直、水平加熱的方式制造出來的。

3.5 在金屬焊接中的應用

半固態焊接也經常采用金屬半固態加工技術。金屬焊接時先把需要焊接的零部件的表面清理干凈，然后再進行加熱到固液轉換的溫度區間，再施加外部力量，直至完全凝固成型。所以半固態加工技術在金屬焊接中的應用，解決了常規焊接遇到的操作溫度高、焊接不精密、焊接形狀不規整以及焊接適用范圍單一等問題。

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