《铸造技术路线图》摘录 半固态铸造

1 概述

半固态铸造技术是将含有非枝晶固相的固液金属混合物在凝固温度范围内加工成形的一种金属材料成形技术[1]。与传统金属材料成形方法相比，半固态铸造技术具有如下特点：

1）被加工的材料处于液固共存两相区，一方面，可减少凝固潜热和凝固收缩，有利于实现更精确的近终成形；另一方面，由于成形温度低，减轻了模具的热冲击，提高模具的使用寿命，同时减少了零件凝固时间，提高了零件的成形速度。

2）半固态加工材料中初生固相呈球形或近球形，具有良好的流变特性和触变性，在低剪切速率下，材料表现如同固态，无流动性，可以被夹持移动；在高剪切速率下，半固态金属的粘度大大降低，具有很好的流动性，可以成形复杂零件。

3）半固态加工材料的粘度比液态金属高且容易控制，在充型过程中，充型平稳，减少气体卷入和氧化。因此半固态铸造件的微观组织均匀，壁厚效应小，表面光滑，内部组织致密，内部气孔、偏析等缺陷少，具有优良的焊接性、热处理性能和机械性能。

4）高粘度的半固态合金可以改善非金属材料的漂浮、偏析以及与金属基体难润湿的不足，有利于制备高质量的金属基复合材料。

适用于半固态铸造技术的合金体系需要有一定的结晶区间。研究表明，可以应用的合金包括铝合金、镁合金、锌合金、镍合金、铜合金以及不锈钢、弹簧钢和灰口铸铁、球墨铸铁等多种金属材料[2]。其中铝、镁合金由于熔点低、研究相对比较深入，成为半固态领域应用最多的半固态材料。

半固态铸造技术主要分为流变铸造和触变铸造两大类。触变铸造质量控制相对稳定，是早期变固态铸造技术主要研究方向，但半固态触变铸造技术效率低、能耗大、设备投资大，生产成本高，有逐渐减少趋势；与触变铸造相比，半固态流变铸造最显著的优势在于半固态浆料在线制备，工艺流程短，低能耗，料头和废品等可以及时就地回收，是目前研究的热点。

制浆技术是半固态铸造技术最重要内容之一。美国、意大利、法国、日本、德国等国家已经开发出20 多种半固态制浆及流变铸造技术。如美国麻省理工学院（MIT）的Flemings 等人自主发明的SSRTM（Semi-solid rheocast process）流变铸造专利技术[3]。我国的半固态铸造技术起步较晚，开始于20 世纪80 年代后期，北京有色金属研究总院、东北大学、北京科技大学、华中科技大学、沈阳铸造研究所等20余家学校和科研院所进行了半固态金属铸造技术的研究[4]。

与传统铸造技术相比，现有的半固态铸造技术成本仍然相对较高，由于需要首先进行制浆，因此效率较低，同时生产过程中需要控制的参数较多，质量稳定性还有待提高。目前，半固态铸造技术主要存在以下技术难点：

1）半固态流变铸造用合金种类较少，且性能与期望要求还有差距。

2）半固态铸造计算机数值模拟技术缺乏真正符合半固态金属浆料充填过程实际的数学模型。

3）半固态金属的物理特性和流变理论研究较少，缺乏半固态铸造工艺理论依据。

4）半固态球状组织形成机理不明确。

5）缺乏生产成本低、设备简单、工艺流程短的半固态在线制浆工艺。

6）国内半固态金属浆料的制备及成形均采用独立分开模式，两者的衔接性差，整个工艺流程长、成本高、质量稳定性差，难以发挥半固态铸造技术的优势。

7）多功能、一体化、专业的半固态铸造装备国内几乎处于空白。

8）缺乏专业化的半固态流变压铸或挤压模具数字化智能控制技术及装置。

9）半固态铸造缺陷控制机理及技术重视度低，研究较少[5]。

综合国内外半固态铸造技术发展情况及面临的问题，半固态铸造技术的总体发展趋势是：向低成本、高效率、高质量大规模稳定制造半固态金属铸件的方向发展。

2 关键技术

2.1 半固态铸造合金材料开发技术

2.1.1 现状

目前成功用于半固态成形的合金主要是几种传统的铸造铝合金（A356，A357）及铸造镁合金（AZ91D），少量的锻造铝合金、锌合金、黑色金属还处于试验阶段，至于钛合金、铜合金及复合材料的研究较少。由于铝合金材料是半固态铸造应用最成熟和广泛的合金，而其他合金应用均较少，所以本节将重点论述半固态铝合金材料的开发。

为满足高性能铝合金零部件的制造需求。国内外科研工作者先后开发了多种高强韧半固体铝合金材料，如法国 Garat 等人开发了一种Al-6Si-1Cu-Mg 合金；加拿大Alcan 铝业集团在B206（Al-5Cu-0.05Si 合金）的基础上进行成分优化，开发了一种Al-4.4Cu-0.8Si-0.15Fe 合金，该合金经过T6 热处理之后抗拉强度能达到370 MPa，伸长率为9.5%，屈服强度为315 MPa[6]；奥地利的SAG公司已能小批量或批量提供2.5～6.0 英寸的Al-Si6Cu3 合金[7]。国内在半固体铝合金材料开发研究也取得了部分成果，如北京有色金属研究总院利用热力学计算方法开发了一种半固态铸造专用Al6Si2Mg 铝合金，东北大学利用合金化方法进行了Al-Si-Cu-Mg 合金成分设计及优化[8]。随着传统亚共晶Al-Si 系半固态铸造材料被广泛应用，考虑到半固态制浆技术可以有效改变初晶硅的形貌，科研工作者开始利用该技术制备过共晶Al-Si 合金。如昆明理工大学以高硅含量的过共晶Al-30Si 合金为对象，采用低过热度浇注弱电磁搅拌进行半固态浆料制备[9]；为了扩大半固态铸造的铝合金范围，国内外半固态金属加工研究者开始将注意力转移到变形铝合金，如哈尔滨工业大学采用应变诱导熔化激活法（SIMA）制备了2024 铝合金半固态坯料，并研究不同成形条件下产品性能及缺陷的产生规律[10]；

综上所述，我国半固态铸造合金材料主要存在的问题有：

1）合金材料种类较少，缺乏能满足不同特性需求的合金材料，而且合金综合力学性能较低；

2）缺乏对合金材料流变特性相关基础理论研究，开发的半固态合金材料晶粒组织部圆整度较差，而且平均晶粒尺寸较大；

3）传统热力学方法开发的合金材料与实际试验过程结果相差较大，缺乏系统的半固态铸造合金材料判据。

2.1.2 挑战

随着我国航空航天、汽车、电子通讯设备等领域对关键零部件的性能要求越来越高，传统适合半固态铸造的低强度合金材料已经不能满足零件设计及使用要求。因此，适合半固态铸造的高性能合金材料的开发意义重大。

目前，半固态铸造合金研究开发方面逐渐形成两大主要技术路线：一类是在传统合金基础上，通过调整合金成分来改善合金力学性能和半固态铸造性能；另一类是在热力学计算和相图理论分析基础上，为特定应用开发的适合半固态成形的新型合金。近两年，采用第二类方法开发适合半固态成形新合金的研究正在兴起。但是，无论以何种方式开发研究半固态成形用合金，都要考虑到以下因素：

1）合适的固-液相温度区间△TS-L.在参考常用铸造和变形铝合金固相线与液相线数据的基础上，设定20 ℃≤△TS-L≤50 ℃，以利于半固态初生相形成和固相体积分数的控制。

2）固相分数对温度的敏感性。如果固相分数对温度的敏感性太高，温度的微小波动都会引起固相分数较大的变化，这将会使加工过程难以控制，并导致最终产品的质量不稳定[11]。为此，在合金设计时设计固相分数随温度的变化率dfs/dT≤0.015.

2.1.3 目标

开发不同种类、不同牌号适合半固态铸造的合金材料，且半固态合金材料的性能较传统合金整体有较大幅度的提高。

1）预计到2020 年，要达到的目标：

在半固态铸造轻合金材料取得较大突破，满足我国汽车、轨道交通、电子等领域对半固态轻合金材料的需求。其中，在半固态铸造铝合金方面，开发适合半固态铸造的高强度高韧性Al-Si-Cu 系合金、高强耐热Al-Cu 系合金、高耐磨过共晶Al-Si 合金以及不同牌号的变形铝合金；在半固态铸造镁合金方面，研究适合半固态铸造的高强度、耐蚀、耐热镁合金，如AM60、AZ71、AZ61、WE54 等。

2）预计到2030 年，要达到的目标：

掌握半固态铸造钢铁合金、铜合金、锡合金、钛合金、复合材料及部分高温合金开发的核心技术，拥有自主知识产权，扩大半固态铸造技术的应用范围。

2.2 新型制浆及流变成形一体化铸造技术

2.2.1 现状

在半固态制浆方面，目前国内外半固态制浆技术主要包括搅拌和倾斜板剪切低温浇注两大类技术。其中搅拌技术包括机械搅拌、电磁搅拌、高能超声波振动等技术。半固态浆料搅拌制备技术虽然操作简单，但是存在制备的半固态铝合金浆料易产生氧化、夹渣及引入新杂质、效率低问题。另外一种是倾斜板剪切低温浇注式制浆工艺，该工艺虽然制浆工艺及装置较简单，剪切力较大，但是存在浆料飞溅、氧化，挂浆较难清理，连续化程度低，难以连续批量制备半固态浆料。另外，由于浆料的制备完全在敞开的环境下，半固态浆料温度及固相率较难控制。

在半固态流变铸造成形方面，目前国内外大多数采用半固态制浆和浆料流变成形相互独立的方式。该流变成形方式主要的弊端在于：

1）半固态浆料在运输或转移的过程中浆料温度损失较大，浆料的固相率难以控制、可控性低，而且容易产生氧化夹渣缺陷，质量不稳定；

2）整个工艺过程环节多、流程长，生产效率低；

3）需要专门的装置制备半固态浆料，而且设备较复杂，制造半固态金属铸件成本较高。

在半固态制浆及流变成形一体化铸造技术方面，国内外研究较少。国外主要以日本Hitachi 金属有限公司的Shibata 等人提出了一种压室电磁搅拌制浆工艺及流变挤压成形技术，该流变成形技术直接在250 t 立式挤压铸造机的压室中采用电磁搅拌制备半固态铝合金浆料（Semi-solid slurry preparation in the injection sleeve，简称SSSPIS），然后再将制备的半固态浆料直接挤压铸造，完成半固态制浆及流变挤压成形一体化。国内，沈阳铸造研究所利用低温弱搅拌原理，进行了半固态铝合金制浆成形一体化铸造技术研究，证明该项技术具有短流程、效率高、成本低优点，是一种具有很好开发前景的半固态铸造技术。

综上所述，半固态浆料制备及其流变成形技术的发展不断向前迈进，逐渐接近于工业应用水平。但总体上讲，新开发的半固态浆料制备及流变成形技术基本上被美国、欧盟和日本垄断，国内开发的具有工业应用前景的领先技术很少。因此，为了推动半固态铸造技术在我国的应用，重要任务是加快工业应用进程，亟需开发拥有自主知识产权的新型制浆及流变成形一体化铸造技术。

2.2.2 挑战

由于半固态铸造技术具有成形铸件力学性能高，内部质量优异等独特优势，在国内外已成为各工业发达国家竞相发展的一个新的领域。目前限制半固态铸造在我国推广应用的主要问题是制造半固态金属零件成本高、效率低且质量不稳定。研究表明，具有短流程特点的制浆成形一体化连续成形铸造技术是应对这一问题有效措施之一。开发该技术的具体技术途径为：

1）合金熔体的定量与输送：利用反重力模式在炉中部定量压出合金熔体，合金熔体依靠输液管全密闭输送至压室内。此方法具有合金熔体传送路径短、合金质量好、氧化损耗小、对环境影响少、安全可靠等独特优点。

2）输液、制浆、铸造成形一体化连续同时完成：接近液相线的合金熔体在输送至压室过程中受到压室壁的外部激冷以及预制件内部强制冷却和搅拌的共同作用下，合金熔体温度下降到液相线以下并实现温度均匀化，熔体内部的晶核大量增殖，抑制枝晶生产形成半固态浆料。

3）制备的半固态浆料采用固定缸垂直挤压/压铸方式，在压力下结晶获得半固态金属铸件。该工艺制浆与成形同步完成，浆料充填过程平稳，压力直线传递损失小、设备吨位减小、铸件内部质量和致密性显著提高。

2.2.3 目标

开发出具有自主知识产权的新型制浆及流变成形一体化铸造技术，达到国际先进水平，批量、低成本、稳定制造高性能薄壁铸件。

1）预计到2020 年，要达到的目标：

开发出具有自主知识产权的高质、高效、低成本、通用性强半固态浆料制备工艺，其中高效指浆料制备时间能够与成形流程时间相匹配，一般的要求在20 s～50 s 之内，并且能够实现连续制备；低成本指浆料制备工艺在设备和控制方面的费用要尽可能的低，达到每公斤铸件20 元，这是流变成形在工业上获得应用的本质因素；优质的半固态组织具有的特征为初生固相应细小、球形或近球形、均匀地分布在基体中，并且初生固相内部尽可能少地夹裹液相；通用性是指：该工艺既能制备高固相率的半固态浆料又能制备低固相率的半固态浆料，且能适应不同种类合金的半固态浆料制备，从而满足不同零件结构及设计的需求；另外，该制浆工艺可与压铸、挤压铸造铸等工艺一体化衔接满足不同成形工艺的需求。

2）预计到2025 年，要达到的目标：

为了满足不同制造领域装备轻量化的需求，利用新型制浆及流变成形一体化铸造技术制造高性能、薄壁轻合金铸件，其中半固态铝合金铸件力学性能达到室温抗拉强度≥370 MPa，屈服强度≥340 MPa，伸长率≥10%；铸件最小壁厚在0.2 mm～1 mm.

3）预计到2030 年，要达到的目标：

半固态浆料制备及其成形整个流程能够实现有效、精确的数字化控制，主要体现在半固态浆料的微观组织、温度和固相率在线实时监测及成形工艺过程自动控制，提高半固态金属零部件的质量稳定性，使零部件的合格率达到90%以上。

2.3 新型多功能、一体化半固态铸造装备开发

2.3.1 现状

国内外对于半固态铸造的研究主要集中在半固态制浆及流变成形技术，对于半固态铸造成形装备的研究较少。为了迎合半固态铸造技术的需求，发挥该技术的优势，国外发达国开始设计并制造半固态铸造专用设备。如瑞士Buhler 公司于1993 年生产出了第一台适用于铝合金半固态压铸的SC 压铸机，与普通的压铸机相比，产品质量提高，工艺周期缩短20%[12].我国铸造设备制造整体水平不高，特别在稳定性、密封元件耐用性、精度重复性等方面与国外先进设备还有较大的差距。最近几年，随着汽车工业的高速发展、大型和高端压铸件需求增加，国产压铸装备技术有所提升，高压射速度、较短的建压时间、实时控制压射系统、自动化周边配套设备和压铸单元等陆续推出市场，拉近了与国外先进设备的差距。如2012 年福建省瑞奥麦特轻金属有限公司自行设计制造了国内首台闭环控制半固态挤压铸造机；2015 年沈阳铸造研究所在国家04专项的支持下开发了一种500 t 级多功能压挤铸造试验原理机，并利用该设备研制了半固态控制臂挤压铸件。尽管如此，我国铸造装备企业仍缺乏自主创新意识，只有少数企业具有自主设计制造铸造设备的能力，大部分铸造装备制造企业主要依靠在国外铸造设备基础上修改关键部件和参数来制造，甚至有些企业完全仿制设备。

2.3.2 挑战

基于半固态铸造技术应用越来越广泛，传统半固态铸造装备弊端逐渐显现，我国半固态铸造装备整体制造开发水平较差的现状，主要体现在：

1）传统的挤压或压铸设备功能形式单一，设备的通用性较差。

2）半固态铸造装备与半固态制浆设备相互独立，两者衔接程度低：制造的半固态金属浆料需要专门装置转移或运输至压室内，然后在挤压或压铸成形半固态金属部件。因此，导致制造半固态金属铸件不连续、效率低、成本高。

3）另外，半固态浆料具备一定的固相率且潜热少，凝固速度快，传统的挤压或压铸设备增压建压时间较长，难以保证浆料在凝固时获得足够时间的补缩，难以发挥半固态铸造优势。

4）传统半固态浆料成形均采用水平或者倾斜摇摆式非固定缸压射方式，半固态浆料充型不平稳，而且压力损失较大，难以获得致密的半固态金属部件。

5）整个半固态浆料制备及成形过程缺乏有效、精确的控制，半固态金属铸件质量不稳定。

2.3.3 目标

总体目标：针对少数高水平铸造企业，以实现智能铸造为目标提高半固态铸造装备水平，引领中国半固态铸造业装备发展；针对多数一般水平铸造企业，以提高机械化自动化装备使用率为目标提高其半固态铸造装备水平，提高中国铸造业半固态铸造装备总体水平；针对半固态铸造装备生产企业，以提高装备自动化程度为目标提高产品水平，快速提升中国铸造装备制造企业自主创新能力，助推中国半固态铸造装备自动化智能化早日实现。

（1）预计到2020 年，要达到的目标：

掌握新型多功能、一体化半固态铸造装备开发技术，具有自主知识产权。该新型装备应具备：

1）在“多功能”方面，既能实现低固相率半固态铝合金浆料的制备，又能实现高固相率半固态铝合金浆料的制备；既能实现半固态合金压铸成形，又能实现半固态合金液态模锻成形。

2）在“一体化”方面，该设备集合金熔炼炉、半固态合金制浆机、半固态合金高压成形、模具温度智能控制和抽真空装置于一体并实现数字化集成控制。

3）在“短流程”方面，可以实现制浆、浇注和成形过程一体化、不间断、一步式生产半固态铝合金压铸件和挤压铸件。

4）在“故障诊断方面”，具备压射曲线记录诊断功能，可实现半固态铸造工艺快速优化。提升我国半固态铸造装备总体水平，进而提高制造半固态零件的生产效率（达到1 kg 半固态金属铸件，50 s 一件）、质量稳定性（合格率达到90%以上）、降低生产成本（达到1 kg 半固态金属铸件，25 元一件）。

（2）预计到2030 年，要达到的目标：

依托先进的半固态铸造成套装备，半固态铸件的生产完全实现机械化操作，数字智能化实时监控生产过程，减少人工劳动力。

2.4 半固态铸造数值模拟技术

2.4.1 现状

国外铸造数值模拟研究早于国内，早在20 世纪60 年代就已经开始对铸造充型，凝固过程进行数值模拟。几十年的发展使铸造过程数值模拟无论在科研领域，还是工业生产领域都全面领先国内。半固态铸造技术的数值模拟主要包括以下三方面内容：半固态流变铸造，触变铸造及二次加热的数值模拟。其中流变铸造以温度场模拟为主线，考虑搅拌力对材料传递及热传递的影响触变成形的数值模拟主要是模拟不同工艺参数对成形的影响半固态二次加热过程的数值模拟主要是来优化加热的工艺参数进而获得均匀的温度场分布。有关半固态材料流变铸造的数值模拟，国内外研究者多将半固态材料浆料的表观粘度模型嵌入到Procast、Flow-3D 等商用软件中进行模拟来研究诸如液固相偏析，表观粘度的数学模型，半固态浆料与铸型表面之间摩擦等方面的半固态浆料的充型过程[13]。

目前，半固态铸造数值模拟技术主要存在的问题：

1）半固态金属流变行为的数学物理模型。

2）缺少针对半固态金属成形全过程的数值模拟，即包括半固态金属浆料的制备过程、坯料的重熔加热或浆料的均热过程、触变或流变充型及凝固过程。

3）半固态铸造合金材料实际热物性参数较少，导致模拟准确性降低，且缺乏半固态铸造模拟专业化软件。

2.4.2 挑战

与其他金属凝固成形加工过程的数值模拟不同的是，对半固态金属成形过程的数值模拟还要求跟踪半固态金属浆料的变形过程。半固态金属成形过程是一高度复杂的非线性过程，难以建立精确的数学模型，其工艺过程涉及的参数众多，任一参数的变化都会对成形过程产生影响。虽然国内在该项研究领域内取得了一定成果，但是仍不能满足实际需要，仍有许多基本问题需要解决。

半固态金属铸造过程数值模拟技术今后发展的方向：

1）进一步研究半固态金属成形的基本原理，建立能够普遍适用的半固态金属成形行为的本构关系，推导出符合半固态铸造过程实际的数学模型，提出半固态铸造模拟技术创新思路，以提高模拟计算的准确度。

2）全面考虑半固态金属流动、冷却、热传导、凝固和塑性变形，即将温度场计算、浆料流场计算和金属凝固后的塑性变形的力场计算同时考虑，进行耦合计算，获得能较充分反映半固态铸造成形特点的模拟结果。

3）进行半固态合金材料热物性参数测量试验，收集相关的半固态合金材料热物性参数。另外，开发相应的半固态铸造成形模拟商业软件，推广数值模拟技术在实际生产中的应用，为优化成形工艺参数、合理设计模具等提供可靠的依据。

4）应采用试验和微观组织数值模拟相结合的思想研究等轴非枝晶的形成机理。

2.4.3 目标

1）预计到2020 年，要达到的目标：

建立半固态金属的本构关系，获得半固态金属表观粘度与固相率、剪切速率的关系模型，确立半固态成形、凝固过程以及热物性参数和传热边界条件，掌握半固态铸造计算机数值模拟技术，并开发相关的半固态铸造商业化模拟软件。利用该技术模拟半固态浆料制备过程金属温度场分布和流动场状态，揭示半固态球状组织的形成、演变机理，对制浆工艺过程及其工艺参数进行优化，从一定程度上解决半固态金属浆料制备工艺参数多而复杂相关、质量难保证的问题。

2）预计到2025 年，要达到的目标：

模拟半固态铸造成形过程中的流场、温度场、应力场、应变场等的分布规律和微观组织的变化情况。预测半固态浆料在成形过程中的充型行为、凝固过程、可能产生的缺陷和最佳工艺参数等信息，为半固态金属铸造成形的优化、产品性能的控制及模具设计提供了必要的技术支持和理论依据。

3）预计到2030 年，要达到的目标：

明显缩短工艺设计和产品试制周期，显著降低能耗和材料消耗，提高产品质量，降低生产成本。

2.5 半固态铸造缺陷控制技术

2.5.1 现状

随着半固态铸造技术在西方国家工业化应用，半固态铸造生产过程中出现的气孔、冷隔、凝固缩松、缩孔等各种缺陷也逐渐受到厂家的重视[14]。为了控制半固态铸造缺陷的产生，降低半固态金属零件的废品率，半固态铸件制造厂商及科研工作者从合金成分设计、合金熔体净化、浆料制备、模拟及模具设计等方面提出了多种缺陷预防和控制措施，并逐渐形成了成套的半固态铸造缺陷控制技术。其主要包括：

1）调整合金化学成分，增大半固态铸造成形工艺窗口；

2）利用合金熔体净化技术，控制合金熔体质量，获得高质量的金属熔体；

3）采用适合的半固态浆料制备技术，获得高质量的半固态金属浆料；

4）针对不同零件结构，制备不同固相率的金属浆料，并选择适宜的充型速度及模具温度；

5）优化型腔设计，避免困气、汇流及热节；

6）采用强制补缩，局部加压补缩技术，消除凝固缩松；

7）减小液相偏析；

8）优化铸件结构，减小残余应力。

然而，国内由于半固态铸造技术仍然处于试验或者小批量研制阶段，未得到真正工业化应用，对于半固态铸造缺陷控制技术的研究较少。对半固态铸造过程中铸件产生的质量问题，缺乏有效的控制手段，更无相关半固态铸造缺陷形成机理研究。

2.5.2 挑战

由于缩孔、缩松、氧化夹杂等缺陷必须通过X射线探伤才能有效发现，在大批量制造半固态金属零部件时容易造成生产成本和质量成本高、生产周期长，严重制约半固态铸造生产的大规模推广应用。

半固态铸造缺陷控制应从以下方面进行研究：

1）开发新型的金属熔炼净化技术，提高合金熔体质量，并利用反重力炉中取液方式，避免传统取液导致金属熔体产生氧化、夹渣缺陷；

2）开发针对半固态成形件的专用热处理机制和工艺，减少半固态铸件热处理过程产生缺陷；

3）采用合适的制浆及成形，该半固态制浆应在密闭环境下进行制备，而且制备的半固态金属浆料不需要转移或运输直接压射成形；

4）选用合理的压力、充型温度、压射速度、模具温度等工艺参数，并数字化实时监控显示；

5）开发模具数字化智能控制技术，智能控制模具温度和实时自动调整模具真空度，辅助半固态金属铸件优质生产；

6）结合计算机数值模拟技术来预测金属充型和凝固过程中的卷气、缩孔、疏松、气孔、应力变形和热裂等缺陷，从而设计和优化铸造工艺。

2.5.3 目标

1）预计到2020 年，要达到的目标：

深入分析研究半固态铸造整个过程中气孔、缩孔、缩松、氧化夹杂、冷隔、充型不良等缺陷产生的规律，获得半固态铸造缺陷产生机理，掌握半固态铸造缺陷控制技术。另外，获得半固态成形件的专用热处理机制和工艺。

2）预计到2030 年，要达到的目标：

实现了半固态流变成形组织和性能的均匀化控制，获得了无成形缺陷且具有均匀微观组织和较高力学性能的制件。降低半固态铸造缺陷产生机率，半固态金属铸件生产合格率达到90%以上，降低生产成本。

3 技术路线图

半固态铸造技术路线图如图1 所示。

图1 半固态铸造技术路线图