金属半固态加工技术的应用浅析

刘兆华

（湖南长沙麓山国际实验学校 410006）

金属半固态加工技术的应用浅析

刘兆华

（湖南长沙麓山国际实验学校 410006）

金属半固态加工技术的诞生已有几十年的历史，具有节能环保、高效省时、成形性能好等优点，被称为21世纪最具有发展前途的新型制备技术之一，在各类工业领域都有着广泛的应用。本文主要针对金属半固态加工技术的应用进行分析。

金属半固态加工技术；特点；应用

金属半固态加工技术最早是在20世纪70年代，由美国麻省理工学院的科学家们提出的一种金属成型的方法。金属半固态加工技术由于具有节能环保、高效省时、成形性能好等优点，被称为21世纪最具有发展前途的新型制备技术之一，被广泛的应用到汽车、飞机及火箭等工业领域的制造中去。

1 金属半固态加工技术简述

金属半固态加工技术是指在对金属加工凝固的过程中，施以快速的搅拌后得到液态的金属母液，而在这种母液中悬浮着一些球状固态或是枝状晶体类的固夜体混合的浆料，然后对这种浆料进行加工成型的一种方法。金属半固态加工技术主要有半固态触变成型和半固态流变成型这两类。半固态触变成型就是对制造出来的半固态原材料进行再次加热使其达到半融化的状态，然后再进行压制成形；而半固态流变成型就是把制造出来的半固态的原料直接压制成形。

金属半固态成型技术比传统凝固模式加工出来的产品更均匀，更加环保节能而且高效省时。到目前为止包括我国在内的很多国家和地区都加快了对金属半固态加工技术的研究步伐，尤其在复合材料和铝镁合金工艺的制造上，这为加工制造业的发展提供了非常有利的条件。

2 金属半固态加工技术的特点

金属半固态加工技术就是通过金属在固体和液态之间转换的过程中形成的温度区间内进行的加工工艺。凡是具有固液转换的温度区间的金属都能实行半固态加工技术，而且金属半固态加工技术可以和很多加工工艺相结合，比如铸造、锻压等等，所以说相对于其他常规的成型技术，金属半固态加工技术具有很多优势。

一般传统的金属加工成型工艺的温度不是在金属液化线以上就是在金属固化线以下，而金属半固态加工工艺与金属液态成型工艺相比较具有成形过程平稳、内部气孔缺陷少、组织结构细密、力学性能好、零部件的尺寸精确度高、表面光滑、误差性小、使用寿命长，生产周期短，生产效率高。

与金属固态成型工艺比较，半固态成型工艺的流动性好，零部件成形的速度快，可以制成更加复杂的工艺。因为成形力比较低，所以对成型的模具要求也低。

3 金属半固态加工技术的应用

3.1 在制造铝合金零部件中的应用

因为铝合金具有熔点低、适用范围广以及液固相互转换的温度区间范围较宽的特点，所以在制造铝合金零部件过程中，应用最多也是最成功的技术是半固态加工技术。比如柴油喷射泵的箱体和摇杆的制造过程就运用了金属半固态加工技术。

3.2 在制造镁合金零部件中的应用

由于镁合金材质比较轻，所以最早是应用在制造汽车的活塞和曲柄轴箱上。后来研究人员发现，在把半固态加工技术运用到镁合金零部件的制造上时，零部件除了具有常温力学性能外，还随着零部件成型时原材料固化率提高的同时，高温性能也大大的提高，这样制造出来的零部件具有密度小、刚性强、质量轻、热传导性强以及稳定性高等特点，也被广泛的应用到电子产品的制造上了。

3.3 在制造复合材料中的应用

金属基复合材料是当今社会发展的比较快的新型材料。但是这种制备材料有成本高、质量不稳定以及金属和非金属之间的融合难等问题，导致没有被广泛的运用到零部件的制造找中去。半固态加工技术与复合材料相结合，很好的利用了半固态金属在固液转换期间流动性强和粘性好的特点，加入一些颗粒、晶体以及纤维后，再设置好合适的温度和搅拌工艺，这样就提高了金属基复合材料的强度，从而使制造出来的材料质量稳定，成本也大大降低。

3.4 在梯度材料中的应用

在现代工艺的制造过程中，单一的材料往往很难发挥作用，需要多种材料共同作用，而梯度材料恰好满足了这个要求。梯度材料是利用半固态加工技术中的液相渗透率不同和触变成形的特点，使用梯度原料坯和三明治形的原料坯，通过分别加热和垂直、水平加热的方式制造出来的。

3.5 在金属焊接中的应用

半固态焊接也经常采用金属半固态加工技术。金属焊接时先把需要焊接的零部件的表面清理干净，然后再进行加热到固液转换的温度区间，再施加外部力量，直至完全凝固成型。所以半固态加工技术在金属焊接中的应用，解决了常规焊接遇到的操作温度高、焊接不精密、焊接形状不规整以及焊接适用范围单一等问题。

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