倾斜板法浆料制备和成形研究现状

倾斜板法浆料制备和成形研究现状
主要内容
半固态成形技术基本概念 近几年常用的几种倾斜板制备浆料的方法 各科研院校的实验方法及所得结论
半固态成形技术基本概念
半固态加工：在金属凝固过程中， 半固态加工：在金属凝固过程中，充分破碎初生 枝晶， 枝晶，得到液态金属母液中悬浮一定球状初生相 的固-液混合浆料，并使用其成形的方法。 的固-液混合浆料，并使用其成形的方法。分为流 变成形和触变成形。 简称SSM 变成形和触变成形。 简称SSM 流变成形： 流变成形：将制备出的固相分数一定的半固态浆 料经过保温后直接送往成形设备进行铸造或锻造 成形。 成形。 触变成形：将流变浆料先凝固成铸锭， 触变成形：将流变浆料先凝固成铸锭，然后根据 需要将此金属铸锭分切成一定大小， 需要将此金属铸锭分切成一定大小，并对其重新 加热至金属的半固态区， 加热至金属的半固态区，利用金属的触变特性进 行成形加工而获得铸件。 行成形加工而获得铸件。
倾斜板法及类似方法
昆明理工大学周荣锋 杨乘东 周荣锋 杨乘东等研究了倾 倾 斜板长度对过共晶高铬铸铁半固态组织的 影响，他们得到的结论是： 影响 倾斜板过长或较短都不利于获得理想 的半固态组织。 的半固态组织
东北大学谢丰广 管仁国 谢丰广 管仁国等采用新型的波浪 型倾斜板技术，对制备半固态A2017 合金 进行了研究。 研究的主要内容包括：不同波浪形对 不同波浪形对 合金组织的影响， 合金组织的影响，倾斜板长度对合金组织 的影响及倾斜板预热温度对合金组织的影 响。
总结
许多高校研究人员对倾斜板法进行了改进， 许多高校研究人员对倾斜板法进行了改进， 并且得出了重要结论， 并且得出了重要结论，为后续研究的人提 供参考。 供参考。 倾斜板法的研究空间很广阔， 倾斜板法的研究空间很广阔，是国内半固 态成形技术研究的热点。 态成形技术研究的热点。
作为一种新的半固态合金制备技术 作为一种新的半固态合金制备技术———倾斜冷 倾斜冷 却板法首先在日本被提出,它是对斜坡法制备半固 却板法首先在日本被提出 它是对斜坡法制备半固 态合金的一种改进。 态合金的一种改进。 原理：将略高于液相线温度的熔融金属倒在倾斜 原理： 的冷却板上,通过冷却板的激冷作用 通过冷却板的激冷作用,在凝固过程初 的冷却板上 通过冷却板的激冷作用 在凝固过程初 冷却板壁上有细小的晶粒形核并长大,由于合金 期,冷却板壁上有细小的晶粒形核并长大 由于合金 冷却板壁上有细小的晶粒形核并长大 流体的冲击和物体的自重作用使晶粒从冷却板壁 上脱落并翻转,以达到搅拌效果 以达到搅拌效果。 上脱落并翻转 以达到搅拌效果。通过冷却板的合 金熔体落入容器,将其缓慢冷却到一定的半固态温 金熔体落入容器 将其缓慢冷却到一定的半固态温 度后保温,以增加晶核的数目和晶体的游离 以增加晶核的数目和晶体的游离,细化晶 度后保温 以增加晶核的数目和晶体的游离 细化晶 获得理想的微观组织。 粒,获得理想的微观组织。 获得理想的微观组织
倾斜板法属于流变成形的一种。 倾斜板法属于流变成形的一种。 国外半固态成形应用于生产主要是触变成形，流 国外半固态成形应用于生产主要是触变成形， 变成形主要用于研究； 变成形主要用于研究；流变成形也是国内各科研 高校的研究热点。 高校的研究热点。 解聚过程比聚集过程快得多意味着，由流变途径 解聚过程比聚集过程快得多意味着 快得多意味着， (立即搅拌 产生的半固态桨料与触变途径将半固 立即搅拌)产生的半固态桨料与触变途径将半固 立即搅拌 态坯料二次加热方法(近似于静置无穷长时间 近似于静置无穷长时间)得 态坯料二次加热方法 近似于静置无穷长时间 得 到的浆料相比， 到的浆料相比，前者不仅具有细小的更接近球形 的固体颗粒，而且还具有较低程度的聚集度， 的固体颗粒，而且还具有较低程度的聚集度，因 而具有更好的流变特性。因此， 而具有更好的流变特性。因此，这一理论所隐含 的一个观点是流变成形比触变成形更优越 流变成形比触变成形更优越。 的一个观点是流变成形比触变成形更优越。
其他研究方法
Sin函数冷却法制备半固态铝合金 函数冷却法制备半固态铝合金
Hale Waihona Puke 倾斜冷却剪切流变参数对半固态 倾斜冷却剪切流变参数对半固态AlSi9Mg 合金组织的影响 参数：浇注温度、倾斜板长度、振动频率 参数：浇注温度、倾斜板长度、 等。
倾斜剪切冷却设备
倾斜冷却板法的应用前景
近些年，随着中国工业的迅速发展,要求研究开发优质、 高性能的产品，尤其是汽车和航空航天工业正在向着轻量 化、优能化和优成本的方向发展，推动了中国在半固态加 工领域的研究和开发工作，先后有一些高校和科研院所开 展了深入系统的理论研究和应用开发，并取得了可喜的进 步。 与其他半固态合金制备技术相比，倾斜冷却板法有诸 多优点，近几年，逐渐引起国内外学者的关注，主要集中 在半固态坯料的制备、成形组织的形貌和性能方面的研究, 而在其他方面尤其是对晶粒在凝固过程中细化机理的研究 还甚少，因此，倾斜冷却板法在半固态加工中具有广阔的 应用领域和发展前景。
兰州理工大学黄晓锋 黄晓锋等发表论文非枝晶半 黄晓锋 非枝晶半 固态浆料制备技术的研究进展， 固态浆料制备技术的研究进展，他引用东 北大学2005年和2007年发表论文所用装置， 还引用了张小立 谢水生 张小立 谢水生等人的阻尼冷却管 法。
昆明理工大学蒋文明 蒋业华 蒋文明 蒋业华等研究了不同 不同 倾斜板凹槽半径条件下的亚共晶高铬铸铁 组织，实验结果为:凹槽半径越大，越有利 组织 于得到半固态组织。他们使用的装置图如 图1所示。
大部分倾斜板法相类似，南昌大学利用冷却 倾斜管制浆工艺，采用正交试验设计方法制备了 变形铝合金LY12半固态浆料。研究了制浆工艺参 数对合金显微组织的影响，确定了最佳制浆工艺 参数。结果表明：倾斜角度 浇注长度 浇注温 倾斜角度、浇注长度 倾斜角度 浇注长度、浇注温 结晶器预热温度对合金显微组织具有重要影 度、结晶器预热温度 结晶器预热温度 响。 得出浇注温度、 得出浇注温度、斜管长度对合金的微观组织 有显著性影响；倾斜角度、结晶器预热温度次之。 有显著性影响；倾斜角度、结晶器预热温度次之。
结论
采用蛇形管浇注法可以在浇注温度为660~680 ℃ 时制备出组织良好的半固态A356 铝合金浆料，蛇 形管道内不会出现凝固挂料。 蛇形管通道的直管段长度对半固态A356 铝合金浆 料的组织有重要影响，若直管段缩短后，浆料组 织形态变差。 半固态A356铝合金浆料的径向组织形貌存在一定 的差异，即心部组织由球状初生相组成，过渡区 域组织由球状和蔷薇状初生相组成，边缘组织由 蔷薇状初生相组成。
南昌大学自制设备（LSPSF）
原理图
他们利用这种设备研究了浇注温度，输送 管转速对不同合金半固态浆料制备的影响。
管类冷却法
单管强冷 转动输送管 蛇形通道 旋转浇注法
蛇形通道制备半固态铝合金浆料的研究
北京科技大学毛卫民 等 毛卫民 蛇形通道的弯道数量越多，制备出的浆料组织就 越理想，但是弯道数量的增多又容易造成通道的 堵塞；当弯道数量为1～3 个时，均可得到理想的 1 3 球状半固态铝合金浆料。采用蛇形通道浇注制备 半固态 铝合金浆料时，随着浇注温度的降低，制 备出的浆料组织越来越好；当浇注温度为640～ 680 ℃时，均可得到理想的球状半固态A356 铝合 金浆料。