金属基复合材料半固态加工的研究及应用现状
金属基复合材料发展和应用前景
金属基复合材料的发展现状与应用前景金属基复合材料( M MCs) 问世至今已有30 余年。
M MCs 的耐温性较高, 力学性能( 特别是刚度) 比一般金属的好, 此外它还具有导电性以及在高真空条件下不释放小分子的特点, 克服了树脂基复合材料在航宇领域中使用时存在的缺点, 因此受到航空航天部门的青睐。
然而, 尽管MM Cs 在航天飞机以及其他一些尖端技术中已经获得应用, 但用量很小, 不足以推动其发展。
近年来虽然努力在民用领域寻找机遇, 但终因成本偏高而缺乏与金属等其他传统材料竞争的优势。
因此发展MM Cs 的出路在于寻找降低成本的措施, 同时也要探索能充分发挥其特色的应用领域。
鉴于复合材料的成型工艺占其成本的60% ~ 70% , 所以研究发展高效、省时、低能耗、设备简单、能实现近似无余量成型的工艺方法是当务之急。
1、金属基复合材料制备技术1.1各种制备方法简评MMCs 通常按增强体的形式分类, 如连续纤维增强、短纤维或晶须增强、颗粒增强以及片层叠合等。
由于连续纤维增强的MM Cs 必须先制成复合丝或复合片等先驱体, 工艺复杂而成本高, 因此除了极少量有特殊要求的零件(如航天飞机的结构梁)采用外,目前尚看不到有扩大应用的可能性。
本文着重叙述的是颗粒、短纤维或晶须等非连续增强体的MM Cs, 其中, 颗粒增强的M MCs 已具备批量生产条件, 有良好的发展前景。
迄今, 已开发出不少非连续增强体MMCs的制备方法,见表1在表 1 列出的各种制备方法中, 搅拌混合法和挤压铸造法比较成熟,已具备批量生产的条件。
对搅拌混合法工艺已完成了大量研究工作,其中包括对增强体进行表面处理,以改善其与基体金属的浸润性;调整基体合金元素以减轻界面反应对MMCs性能的影响;在设备方面则改进了搅拌桨的形式以改善增强体分布的均匀性,此外,研究了增强体的加入机构,为降低气孔率还制作了施加负压的装置;在工艺条件上则研究了搅拌速度和金属熔体温度对混合均匀度和产生气泡的影响。
金属半固态成形
金属半固态成形一、引言金属半固态成形是一种新兴的金属成形技术，它是在半固态状态下对金属进行成形加工，具有高效、高精度、高质量等优点。
近年来，随着科技的不断进步和人们对产品质量的要求越来越高，金属半固态成形技术得到了广泛的应用和研究。
二、什么是金属半固态成形1.定义金属半固态成形是指在合适温度下，将金属材料加工到一定程度时，使其呈现出部分晶粒熔化和部分晶粒未熔化的状态。
这种状态被称为半固态状态。
在这个状态下进行成型加工可以得到具有优异性能的零件。
2.特点（1）高效：相比传统的铸造和锻造工艺，金属半固态成形具有更快的生产速度。
（2）高精度：由于采用了先进的数控技术和模具制造技术，使得加工精度更高。
（3）高质量：由于采用了先进的材料处理方法和模具制造技术，使得产品质量更高。
三、金属半固态成形的工艺流程1.原材料制备：将金属材料经过特殊处理，使其呈现出半固态状态。
2.模具设计：根据产品的形状和尺寸，设计出合适的模具。
3.加热处理：将金属材料加热到合适的温度，使其呈现出半固态状态。
4.成型加工：将半固态金属材料放入模具中进行成型加工。
5.冷却处理：将成型后的零件进行冷却处理，使其达到稳定状态。
6.后续加工：根据需要对零件进行后续加工和表面处理。
四、金属半固态成形的应用领域1.航空航天领域：由于航空航天领域对于零件质量和性能要求非常高，因此金属半固态成形技术在该领域得到了广泛应用。
例如飞机发动机叶片、涡轮叶片等高精度零部件都可以采用该技术进行生产。
2.汽车制造业：汽车制造业是金属半固态成形技术的另一个重要应用领域。
例如汽车发动机缸体、曲轴等高精度零部件都可以采用该技术进行生产。
3.医疗器械领域：金属半固态成形技术在医疗器械领域的应用也越来越广泛。
例如人工关节、牙科种植体等高精度零部件都可以采用该技术进行生产。
五、金属半固态成形的未来发展趋势1.智能化：随着科技的不断进步，金属半固态成形技术将更加智能化，通过计算机控制和自动化设备，使得生产效率更高、产品质量更稳定。
金属半固态成形技术的应用现状及发展前景
磁搅拌 制备半 固态 金 属 浆 料或 坯 料 的独 特 优 点． 目 前， 电磁 搅拌法 制 浆在 半 固态 金属 成 形 实 际应 用 中
占据 主导地 位． 电磁搅 拌法 也存在 能耗 大 、 磁严 但 漏
缩能力 ， 从而减轻 或者消 除 了缩 松倾 向， 因而组织 优 良的半 固态 金属浆 料或坯 料的制备 是实现半 固态 金 属加工技术 的基础及 关 键 ． 自从 Ｆ ｅ ｎ ｓ １ ｇ 等人 ］ ｍｉ ８
制， 可获 得很高 的剪切速 率 ， 有利 于形成细 小 的球 形
晶粒组织 ， 目前 实验室 中广 泛应用 的方 法 ． 是 ｊ 由于
收 稿 日期 ： ０ ８Ｏ — ５ ２ ０ 一６ ２
作 者 简介 ： 尧 （ ９４ ） 男 ， 北荆 门人 ， 士研 究 生 刘 １８ 一 ， 湖 硕
第 ２卷
第 ４期
刘尧 ． ： 属 半 固 态 成形 技 术 的应 用 现 状 及 发 展 前 景 等 金
３５ Ｏ
无法 制备高 质量 的半 固态 金属 浆料或 坯料．
固态浆 料 ， 在适 当 的搅 拌及 冷却条 件下 ， 均可 获得半
１ 半 固态 合 金 浆料 的制 备
与传统铸造 成形 相 比， 固态 金属 浆 料 中包 含 半
有类球 形 的固相颗 粒 ， 少 了凝 固收缩并 提 高 了补 减
固态 金属锭或 成 形件 ， 微 观 组织 为 细 小球 形 或等 其 轴 的固相颗粒 ， 最小粒 径约 为 ３ ～５ ｍ． Ｏ ０ 机 械搅拌法 装 置结 构 简 单 、 价低 、 作 方 便 ， 造 操 搅拌速 度 、 搅拌 温 度及 冷 却 速率 等 工 艺 参数 易 于控
第 ２卷第４ 期 材料研究与
复合材料技术的研究现状与发展趋势
复合材料技术的研究现状与发展趋势复合材料技术在过去几十年中有了较大的发展，创造了大量的应用场景，也极大地推动了相关行业的进步。
本文将从研究现状以及未来的发展趋势两个方面来探讨复合材料技术的发展。
一、研究现状1.复合材料的定义复合材料是指将两种或两种以上不同材料结合在一起所形成的材料，通过对其进行复合，可以有效提高其力学性能和其他性能指标。
2.制造复合材料的方法目前制造复合材料的方法有很多种，其中最常见的方法是：手工铺层法、机器成型、自动复合机材法、自动纺织机法等。
每种方法都有其特点和适用范围。
3.复合材料的应用复合材料的应用领域非常广泛，如航空航天、汽车、船舶、建筑、电子等领域。
例如，碳纤维复合材料被广泛应用于航空领域中，可以制作轻量化的飞行器部件，如机翼、尾翼、机身等。
4.复合材料的优缺点复合材料具有较高的强度、刚度和韧性，同时还具有重量轻、易成型、良好的耐腐蚀性等优点，因此得到了广泛的应用。
但是，相对于传统材料来说，复合材料的成本较高，并且其开发和制造过程中还存在一些技术难点。
二、发展趋势1.材料的多样化和复合材料的集成在未来的发展趋势中，复合材料材料的多样化和复合材料的集成将是其中的关键点。
由于不同的材料具有不同的特性，因此它们可以用于不同的应用领域。
例如，钛合金和钢可以用于制造大型飞行器，而纤维素和树脂可以用于制造家具和纸质制品。
2.制造过程的自动化和数字化制造过程的自动化和数字化也是未来发展的重要方向。
通过在制造过程中引入自动化和数字化技术，如3D打印技术，可以提高制造效率和质量，同时降低成本。
3.绿色复合材料的开发随着环保意识的不断提高，绿色复合材料的开发也将成为一个重要的方向。
目前已有一些绿色复合材料得到了广泛应用，如生物基复合材料和可降解的聚酯复合材料等。
这些材料既具有较高的性能，又能够快速降解，并对环境产生较小的污染。
4.应用领域的扩大未来，复合材料的应用领域也将不断扩大。
例如，目前一些复合材料已经被用于制造电池、太阳能电池板和医疗器械等领域。
基于半固态金属铸造工艺的研究现状及对策探索
基于半固态金属铸造工艺的研究现状及对策探索发布时间：2021-12-29T01:48:59.143Z 来源：《中国科技人才》2021年第22期作者：郑东琴[导读] 然后对半固态金属铸造工艺的发展前景进行了分析，具体内容包括成形方法、技术优势和应用展望，以望借鉴。
纽威工业材料(大丰)有限公司江苏盐城224100摘要：本文以半固态金属铸造工艺的研究现状和对策为题，介绍了机械搅拌法、电磁搅拌法、应变诱发熔化激活法和近些年的新方法，然后对半固态金属铸造工艺的发展前景进行了分析，具体内容包括成形方法、技术优势和应用展望，以望借鉴。
关键词：半固态金属铸造工艺；机械搅拌法；电磁搅拌法；流变铸造引言：在查阅资料后得知，半固态金属铸造工艺的发展历史已经长达二十余年，在多年的发展历史中，该工艺不断发展，基于该工艺所制造的合金为非枝晶组织合金。
由于该产品具有高质量和高性能的特点，故被广泛应用于高精尖领域。
这项工艺也因此被认为是 21 世纪最具发展前景的材料制备技术。
因此，对此项课题进行研究，其意义十分重大。
一、半固态金属铸造工艺的研究现状（一）机械搅拌法就半固态合金的制备来说，机械搅拌方法使用的时间最早，Flemings 使用的搅拌装置就组成部分来说，是同心带齿内外筒，即外筒旋转而内筒静止，可以对锡-铅合金的半固态浆液进行制备。
Lehuy 利用搅拌桨分别对铜合金的半固态浆液、锌=铝合金的半固态浆液、铝-硅合金的半固态浆液进行了制备。
之后搅拌器得到了改进，利用螺旋式搅拌器对 ZA-22 合金的半固态浆液进行制备。
在改进后，浆液在搅拌方面的效果得到了改善，使型内金属液在流动方面的强度得到加强，能让金属液具有向下的压力，对浇注有促进作用，使铸锭在力学方面的性能得到提升。
（二）电磁搅拌法电磁搅拌需要对金属液的旋转电磁场进行利用，形成感应电流，金属液会在洛伦磁力影响下进行运动，进而实现搅拌金属液目标。
现阶段使旋转磁场出现的方法共有两种，首先是传统方法，将交变电流接通感应线圈。
金属基复合材料的发展趋势
金属基复合材料的发展趋势金属基复合材料是一种将金属基体与其他增强材料（如纤维、颗粒等）组合在一起制成的新型材料。
它具有金属材料的优良性能，如高强度、高刚度、耐磨性等，并且能够通过引入增强材料来改善其综合性能。
随着工业技术的发展和应用的不断扩大，金属基复合材料的发展趋势主要表现在以下几个方面：1. 材料的多元化发展：金属基复合材料不仅可以使用不同种类的金属作为基体材料，还可以结合多种不同类型的增强材料，如纤维、颗粒等。
随着技术的进步，人们对于材料的性能要求越来越高，因此金属基复合材料的开发可望得到更大的关注和广泛的应用。
未来，金属基复合材料将进一步向高性能、高温、高强度等方向发展。
2. 制备工艺的改进：金属基复合材料的制备工艺对其性能起着重要的影响。
未来，人们将继续改进金属基复合材料的制备工艺，以提高材料的可塑性、成型性和耐高温性能。
例如，采用先进的热处理工艺、粉末冶金、熔融铸造等方法将有助于制备出更加优质的金属基复合材料。
3. 结构设计的优化：金属基复合材料的性能不仅与材料本身的性能有关，还与其结构设计密切相关。
通过合理的结构设计，可以优化材料的机械性能、热性能和耐腐蚀性能。
未来，人们将通过模拟分析和先进的设计方法，针对不同应用领域开发出更加优化的金属基复合材料结构。
4. 新型增强材料的研究：金属基复合材料在增强材料的选择上有很大的灵活性。
未来，人们将继续寻找新型的增强材料，并研究其与金属基体的相容性和增强效果。
例如，纳米材料、陶瓷颗粒等新型增强材料的引入，将进一步提高金属基复合材料的性能。
5. 应用领域的扩大：金属基复合材料由于其优异的性能，在航空航天、汽车制造、机械制造等领域得到了广泛应用。
未来，随着技术的发展和应用需求的不断增加，金属基复合材料将在更多领域得到应用。
尤其是在新能源、环保、生物医学等领域，金属基复合材料的应用前景将更加广阔。
总之，随着工业技术的不断发展，金属基复合材料将继续取得重大进展。
铝合金半固态成形技术应用及发展
铝合金半固态成形技术的应用及发展摘要：半固态成形技术是一种近终成形（near-net-shape）的成形工艺。
本文阐述了铝合金半固态成形技术的应用概况及主要工艺方法，各种半固态成形工艺的应用及其优缺点，以及铝合金半固态成形技术的发展趋势。
关键词：铝合金；半固态；成形；0前言半固态加工技术主要应用于汽车零件制造方面，另外，在军事、航空、电子以及消费品等方面也进行了产品开发。
多数情况为铝、镁合金的半固态压铸、模锻以及注射成形。
所谓半固态金属加工技术即在金属凝固过程中，进行剧烈搅拌，将凝固过程中形成的枝晶打碎或完全抑制枝晶的生长，然后直接进行流变铸造或制备半固态坯锭后，根据产品尺寸下料，再重新加热到半固态温度，然后进行成形加工。
金属半固态成形技术（semi-solid metal forming，简称ssm）是在20世纪七十年代由美国麻省理工学院学者m.c.flemings等人首次提出，该技术具有高效、优质、节能和近终成形等优点[1~3]，可以满足现代汽车制造业对有色合金铸件高致密度、高强度、高可靠性、高生产率和低成本等要求，因此倍受汽车制造厂商以及零部件配套生产厂商的重视。
1.半固态成形工艺半固态金属加工技术主要有两种工艺：一种是将经搅拌获得的半固态金属浆料在保持其半固态温度的条件下直接进行半固态加工，即流变成形（rheoforming）；另一种是将半固态浆料冷却凝固成坯料后，根据产品尺寸下料，再重新加热到半固态温度，然后进行成形加工，即触变成形（thixoforming），后者在目前的生产条件下占主导地位。
通常铝合金的半固态加工技术主要有三道工序：半固态坯料的制备、二次重熔和触变成形。
触变成形作为半固态加工技术的最后一道工序，是影响半固态成形件组织和性能的关键工序，直接影响着半固态成形件的组织和性能。
半固态金属加工技术可分为半固态金属铸造法和锻造法。
1.1半固态铸造工艺半固态压铸工艺是目前半固态金属铸造成形的主要成形工艺。
半固态加工技术的发展及其研究现状
技术瓶颈与挑战
流变行为复杂
半固态加工过程中，材料的流变行为受多种因素影响，如温度、 应变速率等，导致加工过程难以控制。
界面问题
在半固态加工过程中，由于固液两相的存在，界面问题成为一大挑 战，如固液界面稳定性、颗粒分散等。
设备与工艺匹配
半固态加工需要特殊的设备和工艺，如何实现设备和工艺的匹配， 提高加工效率是亟待解决的问题。
未来发展前景与展望
拓展应用领域
随着半固态加工技术的不断成熟， 其应用领域将进一步拓展，如航 空航天、汽车、新能源等领域。
绿ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ可持续发展
半固态加工技术具有节能减排的潜 力，未来将在绿色可持续发展领域 发挥重要作用。
智能化与自动化
随着智能制造技术的发展，半固态 加工将实现智能化与自动化，提高 加工效率和产品质量。
01
02
03
汽车工业
研究半固态加工技术在汽 车零部件制造中的应用， 提高零部件的性能和轻量 化水平。
航空航天工业
探索半固态加工技术在航 空航天领域的应用，满足 高性能、轻质材料的需求。
电子产品
研究半固态加工技术在电 子产品外壳、连接器等制 造中的应用，实现产品的 小型化、轻薄化。
04 半固态加工技术的挑战与 前景
输标02入题
应用领域：航空航天业
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03
优势特点：半固态加工技术能够控制零件的内部结构 和微观组织，提高零件的疲劳寿命和可靠性，满足航
空航天器的高性能要求。
04
技术应用：半固态加工技术用于制造航空航天器的关 键零部件，如发动机叶片、机翼结构件等。
成功应用的案例三
案例名称
医疗器械制造
应用领域
医疗器械制造业