镁合金半固态射出成形技术介绍
半固態射出成形技術
第一節 觸變成形技術
(一)背景
觸變成形主要發展里程如所示。Dow Chemical早在1977年開始就嘗試
將半固態的概念應用在鎂合金上，經過十餘年的研究，於1988年製作出300噸
雛型機。1900年Dow Chemical 與另外五家公司聯合成立Thixomat公司，負責
技術的商品化及授權，以及應用技術的研發，1991年獲得觸變成形設備及製程
的美國專利，之後陸續取得26國專利。目前Thixomat授權生產觸變成形機的
公司僅限於日本製鋼所(JSW)及加拿大Husky兩家，JSW的機型包括75、220、450、
650、及850噸，1998年夏天已推出1600噸機器；Husky剛取得授權不久，初期
預定開發90、225、500、及900噸等機種。1997年為止全世界用於實際生產之
機器約65台，估計1998年底可達100台。現有客戶三十餘家，分佈在日本、
美國、加拿大、瑞典、德國、新加坡、韓國、台灣等地，其中九成以上的客戶
原本是從事塑膠射出成形。
另一方面，美國能源部自1997年3月起展開一個400萬美金，為期三年的
計畫，支持Thixomat與Alcoa、Husky以及美國三大汽車廠合作研究鋁合金的
觸變成形，目標產品包括汽車用厚肉(8~10mm)結構件及薄殼(<1mm)連結件，未來
可能進一步擴及金屬基複合材料(metal-matrix composites)的成形技術。
(二)技術簡介
觸變成形是由塑膠射出成形衍生應用在金屬的成形製程，米粒大小的金屬
顆粒原料在氬氣保護的料斗進入料管，經螺桿旋轉磨擦及料管外加熱器提供
熱量，溫度逐漸升高至其固相線溫度(solid us temperature)以上，形成部分
熔融狀態，此時螺桿同時計量後退將半固態黏漿推擠到蓄料區，待蓄儲存的黏漿
達到所需的量後，螺桿停止轉動，高速射出系統驅動桿往前推送黏漿進入模穴。
待工件完全凝固後射出單元後退，螺桿進行下一循環的剪切輸送計量，夾模單元
則開模頂出，同時進行清除廢料及噴離型劑等動作。由於噴嘴溫度低於金屬的
液相線溫度(liquidus temperature)，因此噴嘴前端會形成一小截凝固的金屬
塊，在下一個計量階段中達到防止黏漿流出的密封效果，此一金屬塊在射出開始
時會被射出壓力逼出，並停留在特殊設計的模具豎澆道中，成為廢料。
由於原材料顆粒的微結構是一般凝固下形成的樹枝狀晶，當其進入料管並受到
加熱及剪切時，樹枝狀晶枝臂間的共晶(eutectic)會發生重熔(remelting)，使
原料顆粒被切斷成為較小的顆粒，在這些小顆粒中之破斷樹枝狀晶在料管中發生
再結晶、晶粒成長及圓球化，內部則殘留有原來的共晶成分，成為特殊的雙層結構
(duplex structure)，這種微結構由溫度、剪切率、滯留時間等因素決定，AZ91D
鎂合金在不同溫度下的觸變成形微結構如圖2，其中淺色區域是在料管內形成的
凝固相，圖中顯示出當溫度低於液相線溫度(約595℃)時，溫度越低、固相分率
(固相體積佔總體積之比例)就越高。不論固相分率高低，觸變成形試樣在未經處理
的as-cast狀態之拉伸強度均比ASTM壓鑄標準為高，特別是伸長量將近ASTM標準
的兩倍，這是因為1.6％左右的孔洞率已較壓鑄低了許多，且孔洞均勻分佈於球狀
結晶間的共晶區使得受軸向拉伸應力時應力集中程度及裂縫傳播速度減緩。 第二節 流變成形技術
(一)背景
流變成形是由美國康乃爾大學射出成形計畫(Cornell Injection Molding
Program,CIMP)針對半固態材料的特性及其他半固態製程的限制，自1992年開始
研發的新機器與新製程，1993年底製作出10噸新式雛型機，以錫鉛合金及鋅合金
進行製程的可行性分析，並於1996年取得美國第5501266號專利。
(二)技術簡介
流變成形機料斗內盛裝的熔融金屬在保護氣體環境下進入具冷卻系統的
料管，當金屬溫度降至其液相線溫度以下時會開始結晶，而這些初始狀態為樹枝狀
的晶粒會被旋轉的螺桿打斷，進而成長成為細緻的近球狀晶，懸浮於未凝固的液態
金屬中，之後螺桿後退，使預先設定量的漿料向前流動到螺桿前端的蓄料區，接著
螺桿向前移動，將所製備之半固態漿料在穩定層流條件下注射進入模穴中固化
成形。
雖然流變成形機之外形及機器動作與觸變成形機類似，但兩者工作原理截然
不同如表2，應用的效果也有所差異如表3所示，說明如下：
1. 觸變成形的顆粒原料間隙中會夾帶保護氣體進入料管，由於金屬不是可壓縮
流體，所含的氣體無法用螺桿壓縮排氣，因此氣體會進入模具，成品中孔洞率
雖可較傳統壓鑄降低，卻無法完全去除，一般在1.4~1.7％。流變成形機自
料斗至料管完全充滿金屬熔湯，形成密閉空間，材料有捲氣或氧化的顧慮，
試樣的孔洞率都在1％以下，甚至可達到「零氣孔」。
2. 流變成形的原料是由熔融狀態連續冷卻至部分凝固狀態，觸變成形則是將固體
金屬加熱至部分熔化狀態。用這兩種方法產生的漿體所經歷的溫度歷程及冶金
機制完全不一樣，即使最終熱力學狀態相同，其微結構及流變性質也可能
不相同。
3. 一般半固態射出成形漿料的固相分率在10~40％左右，以AZ91D鎂合金為例，
對應的射出溫度大約是570~590℃。由於觸變成形的固體顆粒原料必須在成形
週期中自室溫(或預熱溫度)升高攝氏四、五百度，到達部分熔融狀態，因此
螺桿在前一次射出週期結束後，必須緩慢地計量後退，使材料有充分時間達到
熱平衡。相對而言，流變成形的原料只需冷卻20~40℃就可達到半固態狀態，
因此成形週期可大幅縮短。
4. 由於流變成形料斗內的材料係在熔融狀態，因此可依實際需要進行除氣、除渣、
廢料重熔、調質或添加成分等前處理；而這些處理在觸變成形中都無法進行。
5. 觸變成形最大的優勢在於不需熔解金屬設備，處理鎂合金等活性較強的金屬時 較無工業安全顧慮；流變成形需要熔湯供給設備，因此須嚴格遵守金屬熔煉的 安全準則。
觸 變 成 形 流 變 成 形
原 料 狀 態 顆 粒 熔 融
料 管 溫 控 加 熱 冷 卻
半固態產生機制 共晶區重熔 ，
樹枝狀晶圓球化 晶核成長，
被擾動成等軸球狀晶
表2 流變成形與觸變成形的工作原理差異 優 點 限 制
觸變成形 不需金屬熔解設備，處理鎂
合金較無工安顧慮，熱機及
停機時間較短不需使用SF6保護氣體 需製作金屬顆粒之前處理，成本較
高氣體隨金屬顆粒進危料管，在產
品內形成孔洞成形周期較長顆粒
原料之總表面積大，氧化層混入產
品內成為缺陷金屬顆粒進入料管
處螺桿磨耗較嚴重
流變成形 料斗至料管形成密閉系
統，材料為捲氣或氧化問
題，產品含氣量低原料可進
行除氣等前處理廢料回收
容易 需要金屬熔解設備料管、螺桿與熔
融金屬長時間接觸易產生腐蝕問
題
表3 流變成形與觸變成形的優缺點比較
第三節 半固態射出成形的特色
(一)材料特性
半固態射出成形技術的核心在於對半固態金屬形成機制及其基本性質的
掌握。半固態金屬的微結構受製程條件的影響很大，而微結構又影響半固態黏漿
的流變性質及充填行為，進而影響成品品質。半固態成形技術的最大優勢就在於
可以在固相分率0％到100％(全液態到全固態)間自由調整，以因應不同的成形
要求。黏漿的固相分率與所成形工件的流長-厚壁比(L/t)關係密切，充填薄壁件
的固相分率一般設定在10％左右，以得到較佳的流動性；對於L/t較小的成形品，
固相分率則控制在20~40％，以減少氣孔及縮孔產生之可能性，得到較佳的強度、
延伸率、表面硬度、潛變強度、抗腐蝕性及熱處理性。
一般熔融金屬是牛頓流體，黏度與水接近，大約是0.02~0.1 poise；
具10~60％固相分率的半固態金屬則是一種具剪切變稀(shear-thinning)特性的
黏性流體，而非黏彈性流體(visco-elastic fluid)，黏度較熔融金屬高約2至4
個數量級；至於固相分率60~90％的半固金屬，其流動模式已接近固態金屬的塑性 變形，無法以射出成形製作。
半固態金屬也具有觸變性(thixotropy)，亦即當材料在固定剪切的條件下，
黏度會隨時間而降低，如果停止剪切，黏度又會逐漸升高。這是由於半固態金屬的
近球狀結晶是在控制的溫度和擾動條件下所形成，並非一穩定結構，一旦外在條件
改變，其微結構及流變性質也會隨之改變。在應用上要特別注意半固態金屬隨
低剪切區(例如螺桿前端的蓄料區)的停留時間不可過長，以免樹枝晶大量生長，
形成流動性很差的網狀結構。同理可知，熱流道(hot runner)的概念也無法直接
應用在半固態金屬射出成形上。
(二)硬體及製程參數
1. 料管溫度
鎂、鋁等輕金屬的熔融溫度都在600℃上下，因此螺桿、料管及週邊配合措施
都需要針對高溫環境選擇耐熱材料及加熱系統。在所有的製程參數中，料管
溫度控制是最重要的一項，因為料管溫度決定半固態黏漿的固相分率，要讓原料
從初始狀態變半固態黏漿，料管的各溫控區段必須作不同的設定，一般鎂合金射出
時料溫大約是570~610℃，而各區溫度控制必須精確至1~2℃以內。
2. 螺桿轉速
螺桿轉速與料管中黏漿所承受的剪切率、摩擦熱以及黏的輸送率、滯留時間
有關，而這些因素與黏漿微結構的形成有很密切的關連，一般螺桿轉速在
50~100rpm即可提供足夠的擾動以得到適當大小的圓球狀結晶，過高的轉速不僅
浪費能源，而且會影響材料溫度。
3. 射出速度
半固態射出成形的射速與產品幾何特徵有關，一般在1~3m/sec(澆口速度約
20~60m/s)，較一般壓鑄略低，但遠較傳統塑膠成形為高，射速會影響半固態黏漿
在充填過程中所受的剪切率，因此射速必須精確控制。
4. 射出壓力
由於半固態金屬的黏度較熔融金屬高，但仍遠低於熔融塑膠，因此半固態射出
成形的射出壓力會高於熱室壓鑄的鑄造壓力，但低於塑膠射出成形的射壓，一般
大約在600~800kg/㎝2。
镁合金半固态压铸汽车产品实例
镁合金半固态压铸汽车产品实例
1.引言
1.1 概述
镁合金半固态压铸技术是一种新兴的铸造工艺，能够制造出高强度、轻量化的汽车零部件。随着汽车工业的发展和对轻量化材料需求的增加，镁合金半固态压铸技术得到了广泛关注和应用。本文将通过介绍镁合金半固态压铸技术的原理和特点，以及汽车产品中的应用实例，来探讨这一技术在汽车制造领域中的潜力和前景。
镁合金半固态压铸技术是将镁合金加热到半固态状态，通过压铸成型得到所需的零部件。相比传统的压铸工艺，镁合金半固态压铸技术具有以下几个显著的优势。首先，半固态状态下的镁合金具有较低的黏度和较高的塑性，使得其在压铸过程中更容易充填模腔，提高了产品的成形质量和尺寸精度。其次，半固态压铸过程中的镁合金具有较低的热应力，可有效降低零部件的变形和缩松现象。此外，由于镁合金具有良好的可再生性和循环利用性，采用半固态压铸技术制造汽车零部件有助于环境保护和可持续发展。
在汽车产品中，镁合金半固态压铸技术已得到广泛应用。一方面，由于镁合金具有优异的强度和刚度，采用半固态压铸技术可以制造出更轻量化、更节能的汽车零部件。例如，采用半固态压铸技术制造的发动机缸体和传动壳体重量可以减轻20以上，同时提高了产品的耐久性和可靠性。另一方面，由于镁合金具有良好的导热性能，采用半固态压铸技术可以制造出具有良好散热效果的汽车零部件。例如，采用半固态压铸技术制造的发动机散热器可以有效降低发动机的温度，提升整车的燃油经济性和动力性能。
综上所述，镁合金半固态压铸技术是一种有潜力的汽车零部件制造技术，具有轻量化、节能和环保等优势。随着该技术的不断发展和完善，相信在未来的汽车制造领域中将得到更广泛的应用。
1.2 文章结构
文章结构部分的内容可以描述文章的组织方式和结构设计，以便读者能够更好地理解和阅读文章。具体内容如下：
文章结构:
本文主要分为三个部分，分别是引言、正文和结论。
1. 引言部分：
引言部分首先对镁合金半固态压铸技术进行概述，介绍其在汽车制造领域中的重要性和应用背景。然后，描述了本文的结构和内容安排，以引导读者对全文的整体了解。
半固态注射成形
半固态金属加工技术
7-17半固态注射成形
7.1概述
世界各国科研工作者在研究新的半固态金属成形工艺时，将塑料的注射成形原理，应用于半固态金属加工过程，形成半固态注射成形工艺。注射成形工艺将半固态金属浆料的制备、输送和成形过程融为一体，是一种一步成形生产最终产品的新工艺，它较好地解决半固态成形过程中金属浆料的保存输送、成形控制困难等难题，为半固态金属成形技术的应用开辟新的前景，因此有的学者将注射成形技术看作是镁合金结构件生产的最好方法。半固态注射成形技术首先由美国的DOWChemicalCo.公司于1988年开发成功。1990年后，在密执安的AnnArbor成立了独立的ThixomatInc.，从事该项技术的商业性开发。第二代设备于1991年10月投入使用。
而后英国的Z.Fan等人又发明了双螺旋注射成形机，扩大了注射成形设备的种类和应用范围，为半固态注射成形技术的应用开辟了更为广泛的前景。
7.2注射成形工艺路线及特点
7.2.1注射成形工艺路线
目前，镁合金在注射成形工艺中应用较多，其成形工艺过程可分为两种方式：一是直接把熔化的金属液而不是处理后的半固态浆液冷却至适宜的温度，并辅以一定的工艺条件压射进入型腔后成形；另一种工艺是将小块枝状晶合金送入螺旋推进系统，合金被加热推进、压射进入模具型腔后成形。后者是本章需要进行详细讨论的方法。7.2.2注射成形设备及工艺过程[1-3]
图7-1则是注射成形机组的示意图。注射成形机组，除注射成形主机外，还包括：1-加料机；2-模具温控机；3-脱模剂稀释和传送装置；4-真空机；5-脱模剂喷雾机和产品取出机械手。7半固态注射成形
7-2图7-1镁合金注射成形辅助设备示意图
(1)加料机：通常镁合金原料是装在圆筒内。加料机将园筒内的镁屑送到成形机的原料漏斗内，也可以将原料集中在一个地方，分别向各台成形机送原料；(2)模具温控机：铝合金压铸成形时金属模具需用水冷却，而镁合金
的凝固时间非常短，所以要在金属模具上加热以延长熔融镁合金的流动长度。可用油或电来加温和保持金属模具在200℃左右；(3)脱模剂稀释和传送装置：金属成形时，金属模具与熔融金属会烧
金属半固态成型技术发展详解
1 4 金属半固态加工
4.1概述
4.1.1半固态加工的概念与特点
4.1.1.1半固态加工的概念
传统的金属成形主要分为两类：一类是金属的液态成形，如铸造、液态模锻、液态轧制、
连铸等；另一类是金属的固态成形，如轧制、拉拔、挤压、锻造、冲压等。在20世纪70
年代美国麻省理工学院的Flemimgs教授等提出了一种金属成形的新方法，即半固态加工技
术。金属半固态加工就是在金属凝固过程中，对其施以剧烈的搅拌作用，充分破碎树枝状的初生固相，得到一种液态金属母液中均匀地悬浮着一定球状初生固相的固-液混合浆料(固相
组分一般为50％左右)，即流变浆料，利用这种流变浆料直接进行成形加工的方法称之为半
固态金属的流变成形(rheoforming)；如果将流变浆料凝固成锭，接需要将此金属锭切成一定
大小，然后重新加热(即坯料的二次加热)至金属的半固态温度区，这时的金属锭一般称为半
固态金属坯料。利用金属的半固态坯料进行成形加工，这种方法称之为触变成形
(thixoforming)。半固态金属的上述两种成形方法合称为金属的半固态成形或半固态加工
(semi-solid forming or processing of metals)，目前在国际上，通常将半固态加工简称为SSM(semi-solid metallurgy)。就金属材料而言，半固态是其从液态向固态转变或从固态向液态转变的中间阶段，特别
对于结晶温度区间宽的合金，半固态阶段较长。金属材料在液态、固态和半固态三个阶段均
呈现出明显不同的物理特性，利用这些特性，产生了凝固加工、塑性加工和半固态加工等多
种金属热加工成形方法。
凝固加工利用液态金属的良好流动性，以完成成形过程中的充填、补缩直至凝固结束。
其发展趋势是采用机械压力替代重力充填，从而改善成形件内部质量和尺寸精度．但从凝固
机理角度看，凝固加工要想完全消除成形件内部缺陷是极其困难的，甚至是不可能的。
塑性加工利用固态金属在高温下呈现的良好塑性流动性，以完成成形过程中的形变和组
半固态
半固态触变注射成形技术在Mg合金铸造中的应用
前言：
近年来，随着对环保等方面要求的提高，镁合金以其质量轻、比强度高、比刚度高、减震性好、耐电磁屏蔽和易回收等特点而从众多金属材料中脱颖而出，广泛应用于航空、航天、电子和汽车等行业。特别是目前正在用于笔记本电脑和手机壳体的制造，有逐渐取代可回收性较差的塑料壳体的趋势，成为目前研究及应用的热点。常用的镁合金成形方法主要有压铸、半固态铸造、挤压铸造等，其中压铸法是国内外广泛采用的镁合金成形方法。但同压铸镁合金产品相比，半固态成形产品的铸造缺陷少，产品的力学性能及表面和内在质量高，此外还有节约能源、安全性好和近净成形性好等优点，因此镁合金的半固态成形受到了广泛的关注。而镁合金半固态触变注射成形技术是目前半固态铸造技术的最新发展方向
半固态浆料的内部特征是固液两相共存,在晶粒边界存在液态金属"半固态浆料
主要有以下特点
(1) 表观粘度 半固态浆料组织特性的客观反映就是表观粘度"研究表明,半固态浆料的表观粘度与固相率密切,随着固相率的增加而增加"当浆料的固相率超过临界值时,粘度值迅速增加"
(2) 流变性 半固态浆料的固相率为 50%时,仍具有很好的流动性"这是因为金属液中的固相具有球状或类球状结构,导致半固态浆料的粘度降低"半固态浆料的流变性可分为稳态流变性和非稳态流变性"稳态流变性是指恒温恒剪切速率条件下的流变性,非稳态流变性是指连续冷却或者剪切速率变化条件下的流变性"
(3) 触变性 半固态金属的触变性是指表观粘度对剪切时间的依赖关系,反映了半固态浆料的依时行为"半固态浆料的表观粘度在一定的剪切速率下,随着时间的延长而逐步下降,具有可逆性"
(4) 球状未熔固相颗粒 半固态浆料中存在着一定分数的未熔球状或类球状固相颗粒,因此在凝固过程导致收缩减小,偏析减少"可以说正是因为球状未熔固相颗粒的存在,才使半固态浆料具有一系列的独特优点"
对镁合金铸造成型技术的研究分析
对镁合金铸造成型技术的研究分析
摘要：随着我国汽车生产行业的大力发展，镁合金在汽车轻量化中的使用越来越广泛。为了满足其使用要求，镁合金的铸造技术获得了广泛的发展空间。在镁合金的铸造过程中有真空低压消失模铸造技术、充氧压铸技术和挤压铸造技术等。本文针对国内外的镁合金铸造技术进行综合论述，分析了镁合金在我国的发展现状，对其发展前景进行了展望。
关键词：镁合金；铸造成型技术；研究分析
铸造工艺的历史可追溯至6000年前，是早期人类就掌握的一种金属热加工工艺。铸造工艺的使用是一种成本较低的金属成型法，对于一些形状较复杂、工序较多的零件具有明显的铸造优势。
随着人们对于环保的重视和节能的要求，一些综合性能更好的新型材料逐渐产生。随着世界航空航天事业和交通运输的大力发展，新型的合金材料的研发备受人们瞩目，在众多材料中，镁合金引起本身具有的优质性能被广泛使用，对于镁合金的研究和开发成了众多技术材料研究的重点。
一、 镁合金的性能特点
镁是常用金属中的一种，其质量较轻且资源较丰富。在地壳中的含量约有3%，其存在形式以碳酸钙镁和菱镁矿为主，镁的化学性能较活跃，在对其进行采用时，必须要进行合金化，以避免其因空气的接触而产生自燃。镁合金具有以下的性能特点：
（一）镁合金的密度较小，其密度为钢铁的2/9,铝合金的2/3，是合金结构中最轻的一种，在使用时能够有效减少部件的整体重量，降低能耗。
（二）镁合金的强度要高于强度做大的纤维材料和工程塑料，因此其使用程度较广。 （三）镁合金具有较强的阻尼性和吸收性。因此在汽车中使用可增强其减震效果，保证使用安全性和舒适性。
（四）镁合金具有较高的导热性，其膨胀空间较大，但弹性较差，导热性能较差，在高散热性能的电子产品中具有很高的使用价值。
（五）镁合金具有较高的电磁屏蔽性能，能够有效的防止电磁波的干扰，在手机通讯等产业中被广泛使用。
（六）镁合金易于加工成型，其外观质感较好，可作为电子产品的外壳使用。
半固态金属成形技术
半固态金属成形技术
1. 引言
半固态金属成形技术是一种新兴的金属加工技术，它将固态和液态的金属材料的优点结合在一起，可以制造出具有高强度、高精度、复杂形状的金属零件，具有极高的应用价值。本文将介绍半固态金属成形技术的基本原理、应用范围、优点和发展前景。
2. 基本原理
半固态金属成形技术的基本原理是将铸造过程中合金中铸晶的分布状态控制在半固态状态，通过控制合金的热状态和机械变形来实现金属成形。具体而言，就是将合金熔融后，在一定的时间和温度范围内，控制其冷却速度，使合金中的铸晶呈现出部分熔化和形变状态，从而达到半固态的状态。
3. 应用范围
半固态金属成形技术可以应用于航空航天、汽车、船舶、机械等领域的制造。具有如下优点：
（1）可以直接制造出高强度、高精度、复杂形状的零件，避免了加工中的残余应力和失真；
（2）可以大幅减少加工成本，节约了材料和时间成本；
（3）可以提高金属材料的性能和质量，增加产品寿命和安全性； （4）可以生产大尺寸、高质量的零件，提高了生产效率和产能。
4. 优点
半固态金属成形技术具有以下优点：
（1）成形精度高，可以实现微米级的精度控制；
（2）成本低，可以节省大量人力、物力和时间成本；
（3）高性能材料制造，可以生产出高强度、高耐热、高耐腐蚀的材料，扩展了金属材料的应用范围；
（4）可持续发展，可以对既有材料进行再加工和再利用。
5. 发展前景
半固态金属成形技术是一种有前途的金属制造技术，目前已经进入实际应用阶段。未来，它将逐步替代传统的金属成形工艺，成为重要的先进制造技术之一。同时，随着科学技术的不断发展，半固态金属成形技术也将不断创新和完善，提高成形速度和效率，扩大应用范围。预计在未来的十年内，半固态金属成形技术将会取得重要的技术突破，推动金属制造行业的成型和发展。
6. 结论
半固态金属成形技术是一种健康、可持续发展的金属制造技术。它具有高效、高精度、高性能、低成本等优点，可以适应不同的金属制造领域的需求。未来将会是半固态金属成形技术的天下，我们有理由相信半固态金属成形技术会取得更多的技术突破和发展成果，为制造业的发展注入新的动力。
一文看懂手机金属零件工艺
1.1前言
金属部件在手机结构设计中发挥越来越大的作用.某些手机的翻盖上壳采用的是铝
合金冲压成形再进行阳极氧化的制造工艺而翻盖下壳则是采用镁合金射铸工艺成型，由于金
属的强度较高，因此可以实现塑件无法实现的结构。本章将介绍目前手机中常用的金属部件
的结构设计及其制造工艺。
1.2镁合金成型工艺
在手机结构件中，镁合金由于其重量轻，强度高等特点已大量的被采用。镁合金零
件目前主要采用压铸(die-casting)和半固态射铸法(thixomolding)进行生产。本节主要介
绍镁合金压铸工艺和半固态射铸工艺特点及设计注意事项。
1.2.1镁合金压铸工艺
压铸机通常分为热室（hot-chamber）的与冷室的（cold-chamber）两类。前者的优
点是：模具中积流的残料少，铸件表面平整，内部气孔、疏松少，但设备维护费较高。
镁合金熔体对钢的浸蚀并不特别严重，因此，除采用热室压铸机制造零部件外，也可选用冷
室压铸机。通常，可根据零部件大小与铸件特性来选择压铸工艺。如铸造大的与较大的汽车
零件；若压铸机的压力较小，则只好用冷室压铸；若压铸机较多，大中小结构搭配合理，还
是宜选用热室压铸法。而铸造轻薄的3C（笔记本电脑，照相机，摄像机）机壳零部件与自
动控制阀的细小零件，则可选热室压铸工艺，因其压铸速度快，成品率也较高（此处成品率
＝铸件质量/所消耗的熔体质量）。
1.2.2镁合金半固态射铸工艺
半固态射铸是美国道化学公司(DowchemicalCo.0)开发的一种高新技术，在工业发
达国家是一项成熟的工艺，在我国台湾省此项技术已趋于成熟。我国此项技术已经开始进入
生产阶段，但是模具国内仍然无法自主设计和开发。它的制造原理是将镁合金粒料吸入料管
中，加热的同时通过螺杆的高速运转产生触变现象，射出时以层流的方式充填模具，形成结
构致密的产品。如图5-1所示为镁合金半固态射铸系统示意图。
图5-1镁合金半固态射铸系统示意图
镁合金半固态射铸法的优点是：
镁合金半固态压铸成形及其控制技术
镁合金半固态压铸成形及其控制技术
摘要：在众多的合金材料中，镁合金因其重量轻、延展性高、硬度性能良好等优势，被广泛应用在压铸材料中，本文主要分析镁合金半固态压铸成形的方式以及控制技术，希望能够为压铸行业发展提供意见参考。
关键词：镁合金；半固态压铸；成形；控制技术
在压铸成形材料中，铝合金与镁合金的应用较为广泛，同铝合金相比较，镁合金的强度以及延展性要更高，在压铸成形的材料中，结 构相对牢固可靠。新的发展形势下，对于镁合金的需求越来越大，镁 合金的应用范围不断扩大，甚至在航空航天以及通讯设备上得到了良好的应用。为了更好地研究镁合金成形材料，本文便针对镁合金半固 态压铸成形技术进行简单分析。
1镁合金半固态压铸成形所采用的方法
通常情况下，有三种途径可以实现镁合金半固态压铸成形，即触
变压铸、流变压铸以及处变注射三种方法，接下来将依次进行详细分析：
1.1镁合金半固态的触变压铸方法
该方法是通过对半固态镁合金锭进行二次加热，变为固液后，借助密闭的送料机将其传送给压铸机，再输送到压射料筒中。整个的压 铸工作是靠冲头动作来完成的。在二次加热前，半固态镁合金锭固相 率基本在 48%-58% 之间，粘稠度较高，然二次加热后，固液镁合金锭在处于压射状态下，会受到切变作用，降低粘稠度，这样一来便提 高了流动性，有助于压射成形。
1.2镁合金的流变压铸方法
有关研究表明，同液态镁合金相比较，半固态镁合金的成形技术更有助于镁合金零件的压铸成型，压铸件的质量也更高。因此，镁合 金的流变压铸方法便是将液态镁合金通过降温或者搅拌的方式，来将其转变为半固态浆料后，输送到压铸机进行压铸工艺。由此可知，在
镁合金的流变压铸工艺中，关键在于液态合金到半固态合金的转化， 在实际的工作中，发现这一过程最难控制的，便是成形温度，所以该 方法对于温度和设备有着较高的要求。
镁合金半固态射出成形技术介绍
半固態射出成形技術
第一節 觸變成形技術
(一)背景
觸變成形主要發展里程如所示。Dow Chemical早在1977年開始就嘗試
將半固態的概念應用在鎂合金上，經過十餘年的研究，於1988年製作出300噸
雛型機。1900年Dow Chemical 與另外五家公司聯合成立Thixomat公司，負責
技術的商品化及授權，以及應用技術的研發，1991年獲得觸變成形設備及製程
的美國專利，之後陸續取得26國專利。目前Thixomat授權生產觸變成形機的
公司僅限於日本製鋼所(JSW)及加拿大Husky兩家，JSW的機型包括75、220、450、
650、及850噸，1998年夏天已推出1600噸機器；Husky剛取得授權不久，初期
預定開發90、225、500、及900噸等機種。1997年為止全世界用於實際生產之
機器約65台，估計1998年底可達100台。現有客戶三十餘家，分佈在日本、
美國、加拿大、瑞典、德國、新加坡、韓國、台灣等地，其中九成以上的客戶
原本是從事塑膠射出成形。
另一方面，美國能源部自1997年3月起展開一個400萬美金，為期三年的
計畫，支持Thixomat與Alcoa、Husky以及美國三大汽車廠合作研究鋁合金的
觸變成形，目標產品包括汽車用厚肉(8~10mm)結構件及薄殼(<1mm)連結件，未來
可能進一步擴及金屬基複合材料(metal-matrix composites)的成形技術。
(二)技術簡介
觸變成形是由塑膠射出成形衍生應用在金屬的成形製程，米粒大小的金屬
顆粒原料在氬氣保護的料斗進入料管，經螺桿旋轉磨擦及料管外加熱器提供
熱量，溫度逐漸升高至其固相線溫度(solid us temperature)以上，形成部分
熔融狀態，此時螺桿同時計量後退將半固態黏漿推擠到蓄料區，待蓄儲存的黏漿
達到所需的量後，螺桿停止轉動，高速射出系統驅動桿往前推送黏漿進入模穴。
待工件完全凝固後射出單元後退，螺桿進行下一循環的剪切輸送計量，夾模單元
半固态触变注射成型镁合金
半固态触变注射成型镁合金
内容摘要:摘要：本文对半固态触变注射成型镁合金AZ91D 的组织与性能进行了分析，结果表明，该成形法所生产的镁合金产品的组织及力学性能均优于压铸产品，从而为应用半固态触变注射成型法进行镁合金汽车零部件的生产奠定基础。关键词：触变注射成型 镁合金 组织 力学性能1 引言近年来，随着对绿色、环保等方面要求的提高，镁合金以其重量轻、比强度高、比刚度高、减震性好、耐电磁屏蔽、易回收等特点从众多金属材料中脱颖而出，广泛的应用于航空、航天、电子和汽车等行业。目前，镁合金应用的两大热点产业是电子业和汽车业。另一方面，作为实际应用中最轻的结构金属，镁合金能够满足交通运输业日益严格的节能和尾气排放要求，从而生产出重量轻、耗油少、环保的新一代交通工具。
摘要：本文对半固态触变注射成型镁合金AZ91D 的组织与性能进行了分析，结果表明，该成形法所生产的镁合金产品的组织及力学性能均优于压铸产品，从而为应用半固态触变注射成型法进行镁合金汽车零部件的生产奠定基础。
关键词：触变注射成型 镁合金 组织 力学性能
1 引言
近年来，随着对绿色、环保等方面要求的提高，镁合金以其重量轻、比强度高、比刚度高、减震性好、耐电磁屏蔽、易回收等特点从众多金属材料中脱颖而出，广泛的应用于航空、航天、电子和汽车等行业。目前，镁合金应用的两大热点产业是电子业和汽车业。一方面，用于“3C” (Computer、Communication、Consumption Electronics Products)产品的壳体，有逐渐取代可回收性较差的塑料壳体的趋势；另一方面，作为实际应用中最轻的结构金属，镁合金能够满足交通运输业日益严格的节能和尾气排放要求，从而生产出重量轻、耗油少、环保的新一代交通工具。
国内外广泛采用的镁合金成形方法为压铸法。压铸镁合金产品具有尺寸稳定性好、生产率高等优点，但也具有夹杂多、气孔多、成形后难热处理、尺寸近净成形差等不足。采用压铸法制造的零件很难满足诸如用于“ 3C”产品中所广泛使用的薄壁壳体类零件以及用于汽车工业中的高性能镁合金零部件的要求。