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、Con sumption 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。

同压铸法相比，半固态方法制造的产品具有铸造缺陷少，产品的力学性能、尺寸精度、表面和内在质量高等优点，此外还有节约能源、安全性好、近净成形性好等优点。目前世界上已经成功工业化的镁合金半固态成型技术是触变注射成型技术[1]。长春华禹镁业有限公司是我国最早引进此项技术的厂家，本文利用该公司的触变注射成型机制备试样，对触变注射成型镁合金的组织及力学性能进行了分析，从而为公司下一步进行汽车用高性能镁合金的研究开发作适当的技术储备。

2 半固态触变注射成型技术的原理及工艺过程

2.1 半固态触变注射成型技术的原理

在普通铸造过程中，初晶以枝晶方式长大，当固相率达到0.2 左右时，枝晶就形成连续网络骨架，失去宏观流动性。半固态成形是在液态金属从液相到固相冷却过程中进行强烈搅拌，使普通铸造成形时易于形成的树枝晶网络骨架被打碎而保留分散的颗粒状组织形态，悬浮于剩余液相中。这种颗粒状非枝晶的显微组织，在固相率达0.5～0.6 时仍具有一定的流变性，从而可利用常规的成形工艺如压铸、挤压，模锻等实现金属的成形[2～4]。

半固态触变注射成形法是近些年来开发的一种新工艺，源于美国DOW化学公司，美国THIXOMAT公司将其商业化。该工艺是将塑料的注塑成形原理与半固态金属成形工艺相结合，集半固态金属浆料的制备、输送、成形等过程于一体，该法较好地解决了半固态金属浆料的保存输送、成形控制困难等问题。

注射成形法主要工艺过程如下：被制成颗粒的镁合金原料（由枝晶镁合金铸锭制成，其组织仍为枝晶组织）从料斗中加入；在套筒中的镁合金原料通过电加热转变成半固体状态，在螺杆的剪切作用下，在套筒中半固体金属浆料形成了近乎于球形状的固体颗粒，在注射缸的作用下，以相当于塑料注塑机的十倍速率压射到模具内成形。触变注射成形机的基本结构如图1-1 所示。

图1 触变注射成形机原理图

3 试验设备及方法

3.1 触变注射成形试样的制备

本论文采用日本制钢所的JLM-450MG 型触变注射成型机制备了标准力学性能试样，在不同制备条件下，考察了目前最广泛使用的镁合金AZ91D 组织与性能的变化以及耐腐蚀性能。该成型机的外观如图2 所示，试样模具由日本制钢所提供，所制备的测试试样如图3 所示，成形过程中模具温度为180℃。

图3 中由左至右依次为标准冲击试样，标准蠕变试样，标准拉伸试样和硬度试样，在论文只采用标准拉伸试样进行试验，分别考察不同工艺条件下，半固态镁合金组织与性能的变化。

图2 JLM 450-MG 触变成型机图3 注射成型的半固态镁合金试样

快速腐蚀条件如下：腐蚀介质为0.5%NaCl 或0.1molNaCl 溶液；试验温度：室温（静态）或35±1℃；腐蚀时间：5 昼夜。

4 结果与讨论

图4 中组织是取自不同工艺参数制备标准拉伸试棒的中部，其工艺参数的区别主要表现在料筒温度的差别，在图4 中由工艺(a)至工艺(d)料筒温度逐步升高。

图4 触变注射成型AZ91D 组织

由图4 可见，在不同工艺参数条件下，半固态镁合金组织的变化不大，主要差别表现在缺陷的数量和大小方面。可见，料筒温度对半固态镁合金成型性具有决定性的影响，在料筒温度较低的条件下，半固态浆料的流变性不足，成型性能不足，提高料筒温度可以明显的提高半固态浆料的流变性能，但会明显降低固相率，在工艺d 的条件下，除晶粒细小外，其组织已经接近普通压铸合金组织。因此，在实际产品制备中必须控制好料筒温度和组织这两方面的因素，才有可能获得高质量的产品。

图5 为半固态镁合金组织的扫描电镜照片。由图5a 可见，半固态镁合金试棒的组织细小、均匀，图5b 为放大的晶界相，对晶界相的定点能谱分析表明，其晶界相的主要组成为Mg 和Al，并含有少量的Zn，其定点能谱分析结果如图6 所示。对半固态镁合金进行线扫描的结果表明，Al 和Zn 主要分布在晶界上，在晶内分布较少，Mg 则主要分布在晶内，在晶界处Mg 含量明显减少，如图7 所示。以上结果表明半固态触变注射成型镁合金的组织形态及分布基本与压铸组织相同。

(a)半固态镁合金组织(b) 半固态镁合金的晶界相

图5 半固态镁合金组织的扫描电镜照片

图6 半固态镁合金晶界相分析

图7 半固态镁合金线扫描结果

4.2 半固态触变注射成型AZ91D 的力学性能分析

4.2.1 触变注射成型AZ91D 的力学性能

图8 中示出了50 根试棒（图4 工艺d 条件下）中随机抽取5 根试棒的力-位移曲线、力-变形曲线以及力学性能的测量数据。由此可见，半固态触变注射成形试棒已达到了很高的强度，其平均断裂强度可达到27 0MPa 以上，平均屈服强度可达150MPa 左右（由于镁合金试棒在拉伸过程中没有明显的屈服点，故而以σp0.2 估算屈服强度）。

图8 半固态镁合金的力学性能[6]

4.2.2 盐水快速腐蚀对触变注射成型AZ91D 性能的影响

镁合金的抗腐蚀性能是衡量镁合金性能的一个重要指标，本文采用快速腐蚀试验考察了经快速腐蚀后触变成型镁合金试棒组织与性能的变化。所采用试棒与前述力学性能试棒相同。

图9 示出了经5 昼夜快速腐蚀后AZ91D 镁合金试棒的力学性能。可见，腐蚀后镁合金试棒力学性能明显下降，平均断裂强度下降到220MP 左右，屈服强度下降至120MPa 左右。腐蚀试验结果表明，尽管半固态组织细小、致密，但是其抗腐蚀性能仍然相当差，做为重要结构部件和装饰性壳体类零部件时，仍须采用适当的表面处理工艺，否则将无法满足使用要求。

图9 快速腐蚀后触变注射成型AZ91D 的力学性能[6]

5 结论

近年来，世界各国高度重视镁合金的研究与开发，将镁资源作为21 世纪的重要战略物资，加强了镁合金在汽车、计算机、通讯及航空航天领域的应用开发研究。美、日、欧等发达国家目前已经投入大量人力和物力，实施多项大型联合研究发展计划，研究汽车用镁合金零部件，这些研究开发计划加快了国外应用镁合金零部件的步伐。我国是一个摩托车生产、消费大国和出口大国，也是一个潜在的汽车生产和消费大国。然而，目前我国的镁合金成型技术还相对落后，镁合金零部件的力学性能及耐腐蚀性能较低是制约汽车用镁合金零部件在我国应用的一个重要因素。

本论文通过对触变注射成型AZ91D 镁合金试棒的显微组织、力学性能分析和快速腐蚀试验，得出如下结论：应用触变注射成型技术可得到组织细小、致密，力学性能相对较高的镁合金部件。其综合力学性能优于目前广泛采用的压铸镁合金部件。但是应该看到，触变注射成型设备的高昂费用及所必须支付的专利许可费用，加之成型用原材料——镁粒的成本较高，整体投资比较大。因而该技术尤其适用于那些具有较高要求和高附加值

金属半固态成型技术发展详解

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织转变。与凝固加工相比，采用塑性加工成形的产品质量明显好，但由于固态金属变形抗力高，所需变形力大，设备也很庞大，因此要消耗大量能源，对于复杂零件往往需要多道成形工序才能完成。因此，塑性加工的发展方向是降低加工能耗和成本、减小变形阻力、提高成形件尺寸精度和表面与内部质量。由此出现了精密模锻、等温锻造和超塑性加工等现代塑性加工方法。半固态加工是利用金属从液态向固态转变或从固态向液态转变(即液固共存)过程中所具有的特性进行成形的方法。这一新的成形加工方法综合了凝固加工和塑性加工的长处。即加工温度比液态低、变形抗力比固态小，可一次大变形量加工成形形状复杂且精度和性能质量要求较高的零件。所以，国外有的专家将半固态加工称为21世纪最有前途的材料成形加工方法。图4-l表示金属在高温下三态成形加工方法的相互关系。

半固态触变注射成型镁合金组织性能分析oc

半固态触变注射成型镁合金组织性能分析o c Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998

半固态触变注射成型镁合金组织性能分析摘要：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 Pro ducts)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。同压铸法相比，半固态方法制造的产品具有铸造缺陷少，产品的力学性能、尺寸精度、表面和内在质量高等优点，此外还有节约能源、安全性好、近净成形性好等优点。目前世界上已经成功工业化的镁合金半固态成型技术是触变注射成型技术[1]。长春华禹镁业有限公司是我国最早引进此项技术的厂家，本文利用该公司的触变注射成型机制备试样，对触变注射成型镁合金的组织及力学性能进行了分析，从而为公司下一步进行汽车用高性能镁合金的研究开发作适当的技术储备。 2 半固态触变注射成型技术的原理及工艺过程半固态触变注射成型技术的原理在普通铸造过程中，初晶以枝晶方式长大，当固相率达到左右时，枝晶就形成连续网络骨架，失去宏观流动性。半固态成形是在液态金属从液相到固相冷却过程中进行强烈搅拌，使普通铸造成形时易于形成的树枝晶网络骨架被打碎而保留分散的颗粒状组织形态，悬浮于剩余液相中。这种颗粒状非枝晶的显微组织，在固相率达～时仍具有一定的流变性，从而可利用常规的成形工艺如压铸、挤压，模锻等实现金属的成形[2～4]。

半固态镁合金成形技术概述

重庆科技学院课程结业考试（论文）题目半固态镁合金成形技术概论院（系）冶金与材料工程学院专业班级材料工程技术08-02 学生姓名刘明强学号2008630578 任课教师孙建春职称讲师评定成绩___ _ __ 评语：年月日

半固态镁合金成形技术概述姓名：刘明强学号：2008630578 摘要：半固态镁合金制备是在20世纪末新起的最新制备镁合金的技术，半固态技术被认为是21世纪最具发展前途的近终成形技术之一［1］。本文旨在为大家阐述半固态镁合金成形技术的基本概论，包括镁合金的相关阐述（性能、应用、加工技术等）；半固态成形技术的概念，半固态金属浆料的制备，以及半固态加工材料的制备技术等；重点是镁合金与半固态成形技术的结合，包括半固态镁合金浆料的制备，半固态镁合金材料的制备，半固态镁合金材料的热处理，半固态镁合金成形技术的国内国外现状和未来展望，同时阐述半固态镁合金制备的优缺点。关键词：半固态、镁合金、浆料、半固态成形、流变成形前言：镁及镁合金作为一种新型的应用材料，近年来已广泛应用于军用、民用领域，如在航空航天、航海、通信、医疗、广播电视、音响影像器材、微电子技术、光学仪器等领域内，在汽车、摩托车、工具、家电电器、手机、计算机及电子设备等制品中都可看到镁合金的终极，在炼钢脱硫、铝合金生产、防腐工程中都离不开镁原料。在汽车行业，上海汽车集团公司、一汽集团、东风汽车集团、江铃汽车公司等国内大的汽车公司均开始使用镁制零部件。根据相关研究，汽车单车自重没减轻100Kg，每百公里耗油可减少0.7L左右，每节省1L燃料可减少二氧化碳排放量 2.5g。而通过镁合金零部件的使用可有效的实现汽车轻量化目标。镁合金应用于交通工具，除减中和降低油耗，还可以提高整车加速、制动性能，还能降低行驶振动和噪声，提高舒适度，可以加快散热，使发动机的综合性能提高一个档次，具有良好的经济效益。镁合金的半固态成形目前是各国研究的热点：Ya-no Ei ji等利用余热的冷却斜槽近液相线铸造或得了半固态AZ91D镁合金组织；J M Kim等利用两步加热法得到了半固态AZ91镁合金浆料；Czerwinski F开发了半固态加工与挤压、喷射成形结合在一起的心的镁合金加工技术，一Mg-9% Al-1%Zn为例分析力组织性能变化规律；Chen J Y和Fan Z研究了半固态浆料的流变模型；Koren Z等研究了AZ91和AM503镁合金半固态热压铸和冷压铸成形。［2］可以看到镁合金半固态的研究虽然很多，但主要之中在浆料制备、二次加热重熔、触变成形几个方面，仅有几个流变成形研究也只是在实验室，工艺还不成

镁合金压铸技术的发展及其应用

镁合金压铸技术的最新发展及其应用镁合金是最轻的工程金属材料之一，具有很好的比强度、比刚度等性能，特别适合制造要求重量轻、强度高、减震降噪的工程结构部件和要求一定强度的壳类零件。镁合金低熔点、低比热及充型速度快等优点极其适合於用现代压铸技术进行成形加工。现代科技和相关产业技术的发展，使镁合金的应用範围迅速扩展，特别是在汽车工业和电子信息产业中获得大量应用。本文主要介绍镁合金压铸技术研究、开发、应用的发展状况，希望藉此促进中国镁压铸技术的发展及其在各个领域、尤其是汽车工业中的推广应用。概述长期以来，镁的80%用於铝合金的添加元素或冶金行业脱氧等、13%用於铸造合金、3%用作变形制品。随着科技进步及对镁可贵性的认识，其产品广泛用於航空、航天、汽车配件、电子及通讯等领域。汽车行业采用镁合金量的急剧增加是拉动镁合金全球用量增加的重要因素，生产商在汽车上应用镁合金零部件不仅是为了减轻重量，更是藉此来不断提高汽车的性价比，从而加强其在竞争日益激烈的汽车巿场上的竞争优势。预计1996~2008年全球用於汽车零部件的镁量平均每年递增15%以上，其中，北美增长速度为30%，欧洲则超过60%。欧、美、日等发达国家的汽车制造公司在政府的协调下与科研院所密切合作，投入大量人力物力，实施多项大型研究发展计划，研究用镁合金制造汽车零部件。这些研究开发计划促进了镁合金在汽车上的应用发展。电子信息产业由於数字化的发展，巿场对电子及通讯产品高度集成化、轻薄化及可回收的要求愈来愈高。以前作为主要材料的工程塑料已经无法满足要求，因此人们把目光投向了镁合金。例如，镁合金具有优异的薄壁铸造性能，其压铸件壁厚可达0.8mm-1.5mm，并保持一定的强度、刚度和抗冲击性能。因此，在薄壁、轻薄、抗冲击、电磁屏蔽、散热及环保等方面的要求之下，镁合金成了制造商的最佳选择。近年来，电子信息产业的镁合金消耗量急剧增加，成为拉动全球镁消耗量的另一重要因素。

镁合金成份分析与市场应用

镁合金环球镁/林来康一.镁合金的发展镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料，但与铝合金相比，镁合金的研究和发展目前还很不是很成熟，所以镁合金的应用也还很有限。目前，镁合金的产量只有铝合金的1％。镁合金作为结构应用的最大用途是铸件，其中90％以上是压铸件。限制镁合金广泛应用的主要问题是：由于镁元素极为活泼，镁合金在熔炼和加工过程中极容易受外界环境因素的干扰而影响到生产品质，因此，镁合金的生产难度比较大；在镁合金的生产技术还不是很成熟和完善下，镁合金成形技术与后续制程仍然有待进一步推广与发展。镁合金的耐酸的腐蚀性比较较差；而现有工业镁合金的高温强度、蠕变性能较低，也限制了镁合金在高温场合的应用；尤其是镁合金的常温力学性能，特别是塑韧性与延展性是还有待进一步提高；所以镁合金的合金系列相对很少，而变形镁合金的研究开发也是严重滞后，不能广泛的适应不同商业的应用场合要求。我国具有丰富的镁资源，原镁产能、产量和出口均居世界首位。在镁和镁合金的研究和应用领域，我国与欧美等发达国家之间的差距还相当大'一方面，我国的原镁质量差，镁合金锭的质量也不尽如人意，出口缺乏竞争力，作为结构材料应用。镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金。镁合金按合金组元不同主要有Mg-Al-Zn-Mn系（Az）、Mg-Al -Mn系（AM）和Mg-Al-Si-Mn系（As）、Mg-Al-RE系（AE）、Mg-Zn-Zr n（ZK）、Mg-Zn-RE系（ｚＥ）等合金。 ASTM标准常用铸造镁合金的牌号及性能

二．常见的镁合金压铸用系列：目前常用的镁铝合金有4个系列：AZ(Mg-Al-Zn-Mn)，AM(Mg -Al -Mn)，AS(Mg–Al-Si)，AE(Mg-Al-RE)，其中AE 系列镁合金蠕变强度高。AZ 系和AM 系镁合金是目前应用最广泛的商业化Mg-Al 基铸造镁合金。以下适应压铸或铸造用的镁合金镁合金的化学成份（ % ）按国标准GB/T19078-2003 应用户需要可加入百万分之 5 到 15 的铍。镁合金的机械性能：主要用途：适应用户的要求提供具有各种化学成份和机械性能的压铸或铸造用的镁合金三.镁合金的新进展镁合金相对比强度（强度与质量之比）最高。比刚度（刚度与质量之比）接近铝合金和钢，远高于工程材料。在弹性范围内，镁合金受到冲击载荷时，吸收的能量比铝合金件大一半，所以镁合金具有良好的抗震减噪性能。镁合金熔点比铝合金熔点低，压铸成型性能好。镁合金铸件抗拉强度与铝合金铸件相当，一般可达250Mpa，最高可达600多Mpa。屈服强度，延伸率与铝合金也相差不大。

镁合金的冲压成形工艺

镁合金的冲压成形工艺近年来镁合金发展速度很快，每年都以20%~30%的速度增长。镁合金广泛用于汽车、摩托车、自行车等一些交通工具领域内，采用最多的加工方法是模具冲压成形。冲压生产相比其它成形加工方法来说，具有生产率高，操作简单，零件表面光洁，尺寸精度高，强度和刚度大等优点。因此，特别适合于车辆的内外壳板、承载零件、散热片、挡泥板等之类零件。它的冲压性能和成形方法有别于钢板和铝板的成型工艺。要扩大镁合金的应用范围，研究镁合金板材冲压技术具有重要义。镁合金的冲压成形冲压加工是借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在模具里直接受到变形力并进行变形，从而获得一定形状,尺寸和性能的产品零件的生产技术。板料，模具和设备是冲压加工的三要素。冲压加工是一种金属冷变形加工方法。所以，被称之为冷冲压或板料冲压，简称冲压。它是金属塑性加工（或压力加工）的主要方法之一，也隶属于材料成型工程技术。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。 (1)冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。镁合金常用的成形方法有压铸、半固态铸造、挤压铸造、挤压和轧制等,其中镁合金产品的80%是通过铸造方法获得。镁合金的冲压成形是一种技术难度较大的生产工艺,但以其生产效率高、可直

镁合金的发展及应用

关于镁合金的发展及应用的研究现状的综述摘要：镁合金在工业生产中已经得到了广泛的应用，这里综述了镁合金的特点及其研究新进展，重点介绍了镁合金在汽车工业、航空航天、现代兵器、核工业以及电子产品等领域的应用，最后展望了镁合金在尖端科技领域中的广阔的应用前景。关键字：镁合金,应用,特点,新进展,应用前景 Review of the status quo about the development and application of magnesium alloy Abstract:Magnesium alloy has been widely used in industrial production, here reviewed the characteristics of magnesium alloy and its new progress, and focuses on the application of magnesium alloy in the fields of automotive, aerospace, modern weapons, the nuclear industry and electronic products. Finally, outlook the future potential applications of magnesium alloy in the field of cutting-edge technology. Key words:magnesium alloy, applications, features, new progress, the future potential applications 随着航空航天、交通运输、信息产业的发展，新型轻合金材料的研发逐渐受到各国的高度重视。在许多领域，传统钢铁材料已逐渐被各种综合性能更为优良的新型材料所替代。镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金，是目前实际应用中最轻的金属结构材料，具有密度小、强度高、阻尼性、切削加工性和铸造性能好的优点。 1.镁合金的特点与其他金属相比，镁合金具有以下特点： (1)镁合金的比重小，是目前最轻的结构材料，密度在1.75—1.85g／cm3之间，是钢密度的23％，铝密度的67％，塑料密度的170％[1]。镁合金比强度明显高于铝合金和钢，仅略低于比强度最高的纤维增强材料；比刚度与铝合金和钢相当但远高于纤维增强材料，具有很好的优越性。 (2)镁合金阻尼性能好，与铝合金、钢、铁相比具有较低的弹性模量，在同

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。

变形镁合金及其成形工艺

变形镁合金及其成形工艺镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、电磁屏蔽效果好、抗震减震能力强、易于机加工成形和易于回收再利用等优点，在航空、航天、汽车、3C产品以及军工等领域的具有广泛的应用前景和巨大的应用潜力。目前，镁合金的应用大多数是以模铸、压铸以及半固态成形等工艺来生产产品。这些工艺生产的产品，存在着组织部太致密、成分偏析，最小厚度偏大、力学性能偏低等缺憾，不能充分发挥镁合金的性能优势。研究和实践表明，塑性变形能够改善镁合金的组织和力学性能，大大提高镁合金的强度和塑性，同时，很多领域重要结构材料需要用的板材、棒材、管材和型材等只能用塑性成形工艺来制取，而不能利用铸造等工艺来生产，所以，变形镁合金及其成形工艺的研究越来越受到重视。但是，由于镁合金晶体结构是密排六方（Hcp），塑性较差，成形困难，成材率低，加之人们对镁合金易燃、不耐腐蚀等缺点的过分夸张甚至是错误的认识，导致变形镁合金没有得到大规模应用，变形镁合金及成形工艺的研究没有引起足够的重视和深入的开展。目前变形镁合金的板材、型材以及锻件等生产仍集中在航空航天及军事等高端领域或部门，没有普及到一般民用领域。在当今社会节约资源和减少污染成为社会可持续发展战略的要求的背景下，急需加快研究步伐，转变观念，以推动变形镁合金镁在民用领域的应用。本文旨在总结变形镁合金及成形工艺的成果，探讨变形镁合金及其成形工艺的研究方向。变形镁合金的合金系变形镁合金主要分为四个系列(美国标准)：AZ系列(Mg－Al－Zn)，AM系列(Mg-Al-Mn)，AS系列 (Mg-Al-Si)，AE系列(Mg-Al-Re)。中国变形镁合金牌号为MB系列。几个主要工业发达国家的变形镁合金标准及牌号见表1所示。变形镁合金以AZ系应用最为普遍，其中又以MB2应用最为广泛。需要指出的是变形镁合金中MB2的合金成分与AZ31B不同，其力学和成形性能比AZ31B稍差些，介于AZ31B和AZ31C二者之间。表1 变形镁合金牌号对照表

镁合金成形技术现状及展望

镁合金成形技术现状及展望近年来对轻质材料的需求越来越大，镁合金作为结构材料由于具有比重小、比强度和比刚度高、导热和导电性好、切削加工性好、优良的阻尼性和电磁屏蔽性、易于加工成形和回收等优点，因此广泛应用于汽车、电子、通讯等行业，被誉为“21世纪的绿色工程材料”。根据成形工艺的不同，镁合金材料主要分为铸造镁合金和变形镁合金两大类。前者主要通过铸造获得镁合金产品。包括砂型铸造、永久型铸造、熔模铸造、消失模铸造、压铸等。其中压铸是最成熟、应用最广的技术。而后者则是通过变形生产尺寸多样的板、棒、管、型材及锻件产品。并且可以通过材料组织的控制和热处理工艺的应用，获得更高的强度、更好的延展性、更好的力学性能，从而满足更多结构件的需要。另外，镁合金的半固态成形作为一种新型铸造技术也得到了广泛的研究与应用。 1．铸造镁合金铸造是镁合金的主要成形方法，包括砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、消失模铸造和压铸等在内的多种铸造方法均可用于镁合金成形。目前，90％以上的镁合金产品是压铸成形的。 1．1压铸压铸是镁合金最主要、应用最广泛的成形工艺。镁合金有优良的压铸工艺性能：镁合金液粘度低，流动性好，易于充满复杂型腔。用镁合金可以很容易地生产壁厚1.0mm～2.0mm 的压铸件，现在最小壁厚可达0.6mm。镁压铸件的铸造斜度为1.5，而铝合金是2～3度。镁压铸件的尺寸精度比铝压铸件高50％。镁合金的熔点和结晶潜热都低于铝合金，压铸过程中对模具冲蚀比铝合金小，且不易粘型，其模具寿命可比铝合金件长2—4倍。镁合金件压铸周期比铝件短，因而生产效率可比铝合金提高25％。镁合金铸件的加工性能优于铝合金铸件，镁合金件的切削速度可比铝合金件提高50％，加工耗能比铝合金件低50％。生产经验表明由于生产效率高，热室压铸的镁合金小件的总成本低于冷室压铸的铝合金同样件。压铸镁合金可按其成分分为四个系列：AZ（Mg—AL—Zn）系列（AZ91）、AM （Mg—AL—Mn）系列（AM60、AM50）、AS（Mg-A1-Si系列（AS41、AS21）、AE（Mg-AL-RE）系列（AEA2）。 AZ系列合金AZ91具有良好的铸造性能和最高的屈服强度，其压铸件广泛应用于汽车座椅、变速箱外壳等多种形式部件。AM系列合金AM50、AM60具有较高的延伸率和韧性，用于抗冲击载荷、安全性高的场合如车轮、车门等。AS系列的镁合金AS41、AS21和AE 系列的AFA2是20世纪70年代开发的耐热压铸镁合金。镁合金压铸中广泛采用冷、热室压铸方法。一般薄壁铸件采用热室压铸机，厚壁铸件采用冷室压铸机。镁合金热室压铸机是目前国外使用数量最多的镁合金压铸专用设备，具有生产效率高，浇注温度低，注型寿命长，易实现熔体保护等特点。主要缺点是设备成本和维修费用较高。镁合金压铸时，合金液冲填压型时的高速湍流运动，使腔内气体无法排出，会导致组织疏松，甚至铸件表面鼓包或变形。压铸工艺参数如压力、速度、熔体温度、模具温度等对铸件性能都有显着影响。许多新压铸方法，包括真空压铸、充氧压铸和挤压铸造等一定程度上克服了以上缺点，减少了铸件组织疏松和气孔等缺陷，提高了铸件致密度。美国俄亥俄州精

镁合金半固态压铸缺陷分析与防止

F铸造 oundry 热加工热处理/锻压/铸造2011年第13期69 镁合金半固态压铸缺陷分析与防止浙江机电职业技术学院（杭州310053）王瑞权【摘要】针对镁合金半固态压铸生产中出现的各种缺陷的特征，从形成机理、影响因素等方面进行分析，并提出了具体的预防与控制措施。通过调整压铸工艺参数，改善铸型设计，提高镁合金的熔炼质量，可取得满意的效果。在镁合金半固态压铸过程中铸件存在气孔、缩孔、缩松、氧化夹杂、冷隔、充型不良、毛刺和飞边等缺陷。下面对上述各种缺陷产生的原因和防止方法进行论述。一、气孔缺陷气孔属气体作用而形成，一般尺寸较大，肉眼可见，内孔光滑（如图1所示）。图1铸件中的气孔金相 1.产生的原因（1）当半固态浆料的液相率较高，飞溅严重，容易形成漩涡包住空气。（2）内浇道处金属浆料充填速度较高，造成紊流，卷入气体。（3）排气不良，溢流排气道太小。（4）模具温度过低，脱模剂未干。 2.防止措施（1）选择合理工艺参数，调整半固态浆料的液相率。（2）增加内浇道和溢流槽面积，使内浇道处金属液流充填速度降低，并加大内浇道与铸件之间的过渡圆角。（3）增设排气槽、溢流槽，充分排气，及时清除排气槽上的油污、废料。（4）减少脱模剂的用量。二、缩孔、缩松缺陷铸件凝固次序的一般规律是：较薄处及合金液最先停止流动处往往最先凝固，较厚处及合金液体流过时间最长及最后充型处往往最后凝固，而缩孔与缩松的缺陷最易集中在铸件最后凝固的部位。镁合金液的凝固方式为结晶温度范围比较宽的层状凝固，即由表及里逐层凝固。随着凝固的进行，金属的收缩也在不断地进行，结壳厚度不断增加，外部压力的作用越来越小，最后使铸件内部压力低于外部压力造成内部真空，从而形成缩孔与缩松缺陷。压铸件中大而集中的孔洞为缩孔，小而分散的孔洞为缩松，缩松和缩孔的孔洞形状不规则、不光滑，表面呈暗色（如图2所示），而气孔具有光滑的表面，形状为圆形。 1.产生的原因（1）铸件在凝固过程中，因产生收缩且得不到金属液补偿而造成空穴。（2）压射比压低，增压压力过低。（3）模具设计不合理，不能够建立合理的凝固顺序。

镁合金已经克服“可燃”和“难加工”的弱点

镁合金已经克服“可燃”和“难加工”的弱点实用金属中最轻且比强度较高的镁合金，被用于制造笔记本电脑、汽车部件和相机外壳等，成为不再罕见的材料。虽说如此，要称其为通用材料还相差很远，镁还未能象人们期待的那样贴近生活。在日本国内，1980年代随压铸技术的发展，镁合金开始了普及。到1990年代，在采用了触变注射成型技术后，镁合金名声大噪，成为了家电企业和个人电脑企业竞相采用的外壳材料。到1990年代后期，有着“银色电脑”之称、包裹暗银色镁合金外壳的笔记本电脑成为焦点话题，带动了个人电脑需求的增长。当时日本国内的镁需求曾大幅增长。然而，镁合金的增长并没有达到普及的程度。从2004年前后开始，日本国内需求增长放缓，在2007年创下最高需求记录后，受到雷曼危机的影响，需求陷入低迷，徘徊在每年4万吨的水平上。在汽车领域也未能象人们期待的那样普及开来。那么，既然镁合金是轻量化的不二之选，为什么又会停滞不前呢？这是因为镁合金存在易燃、难储运、难加工、成本高等难点。而且，制造现在主流的铸件时，还存在尺寸精度和表面性质和形状等难题。这些难点盖过了镁合金是实用金属中重量最轻的最大特点，限制了用途和需求的扩大。然而，镁合金即将“一雪前耻”。随着不可燃合金的登场，以及通过金属结构控制技术和加工技术的发展而使镁合金更容易利用等，过去镁合金的难点正在逐一得到克服。另一方面，对于材料使用方来说，轻量化竞争愈演愈烈。日本金属公司称，在平板电脑和智能手机等移动产品领域，有些企业“不惜成本上升，也要通过置换材料实现轻量化。从2011年前后开始，来自海外的镁合金压延材料的垂询不断增多”。从以追求节能的飞机、铁路机车、汽车为代表的运输行业，到轻量化对易用性影响很大的拐杖、轮椅等社会福利行业都对镁合金表现出了兴趣。在材料技术和加工技术不断进化和轻量化竞争的背景下，镁合金沉睡的实力即将被唤醒。耐热新合金接连面世，那么，镁合金有了哪些进化呢？让我们从其产品自身、加工和用途三个方面，来看镁合金的进化。首先，镁合金自身的进化大致有两点。一点是难燃性。已有克服了易燃、难灭火等缺点的镁合金登场。这就是熊本大学在2012年发布的“KUMADAI 不燃镁合金”。作为其基础的“KUMADAI耐热镁合金”在900℃以上也不会自燃，而其进化版“KUMADAI不燃镁合金”则完全不会燃烧。并且凭借优异的强度受到关注，有望用来制造注重阻燃性的飞机结构材料。第二点是更轻。在这点上，最近最吸引消费者关注的当属镁锂合金。2012年8月，NEC个人电脑公司（NECPC）开创了世界量产品之先河，对笔记本电脑“Lavi e Z”采用了这种合金。A4大小的电脑重量还不到900克，实现了极致“瘦身”。

变形镁合金的成形工艺(一)

变形镁合金的成形工艺（一）镁合金与其他易成形金属一样，变形镁合金几乎可以用所有的金属塑性成形工艺来实现成形。成形原理相同，不同的是具体工艺参数的变化。 1、镁合金挤压成形工艺典型的挤压成形工艺流程为：挤压坯生产→加热→挤压→矫直→热处理。变形镁合金的加热温度一般不超过4000C，可用电炉加热挤压坯，一般不需要保护气氛。挤压温度为300~4000C之间。挤压截面收缩范围在10：1~100：1之间。在挤压过程中，由于大变形而产生大量的热量，需要采取冷却措施，以避免温度过高，出现热裂纹。坯料挤压成型后进行热处理，可以获得细小而均匀的合金组织，去除残余应力，稳定形状和尺寸，改善其使用性能。金属挤压工艺生产变形镁合金型材和管材目前在国内正趋向成熟，主要缺陷如裂纹、皱纹和扭曲等已经得到了很大的改善。福建坤孚股份有限公司拥有先进的大型镁合金挤压成套设备，可以生产出符合中国国家标准和国际标准的镁合金板材、镁合金棒材和镁合金型材。目前，福建坤孚股份有限公司可以生产的挤压镁合金棒材型号是AZ31B、AZ91D、AZ61A、ZK60、ZK61等,直径?8mm-?130mm. 可以生产的型材合金牌号是AZ40M,AZ31B,ME20M,ZK61M。 2、镁合金板轧制工艺变形镁合金板材的生产主要是通过轧制工艺来完成，铸造工艺已经被淘汰。轧制工艺流程如下：铸锭铣面→铸锭均匀化→加热→开坯→板坯剪切→板坯加热→粗轧→酸洗→加热→中轧→中断或下料→加热→精轧→产品退火→精整→氧化上色→涂油包装。福建坤孚股份有限公司生产的镁合金板材的轧制采用热轧方式，必要时进行中间退火。采用多道次、小压下量工艺进行轧制。一般厚度6.3-200mm的板材为厚板，厚度6.3mm以下为薄板。（1）镁合金厚板轧制工艺镁合金板坯在轧制前要在轧制面或侧面铣面并经过探伤检查。要求板坯内部组织均匀，晶粒细小，第二相分布均匀。采用带有空气循环的电阻链式加热炉加热，加热温度一般为450-5000C，加热过程中要使炉膛内温度分布均匀，避免局部高温。在轧制过程中要保证轧制温度在2500C以上，确保镁合金具有良好塑性变形能力。镁合金厚度的组织和性能主要取决于终轧温度。随着终轧温度的提高，除伸长率增加外，抗拉强度和

新型倾斜板技术制备半固态AlSi6Mg2合金及触变成形

铸造ＦＯＵＮＤＲＹＪｕｌ．２００７ＶＯＩ．５６ＮＯ．７新型倾斜板技术制备半固态ＡＩＳｉ６Ｍ９２合金及触变成形管仁国，石路，邢振环，王超，马廷威，尚剑洪（东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳１１０００４）摘要：采用自制的波浪型倾斜板技术装置，对制备半固态Ａ１Ｓｉ６Ｍ９２合金坯料及触变成形进行研究。结果表明，采用波浪型的倾斜板可制备组织性能优良的半固态合金坯料，坯料由细小的球形晶和少量玫瑰晶组成。在本试验条件下，制备Ａ１Ｓｉ６Ｍ９２半固态坯料的浇注温度范围为６６０－６８０℃。在坯料二次加热温度为５９７℃，保温９０ｍｉｎ，模具预热温度为４００℃，保温１２０ｍｉｎ的试验条件下，可得到表面光洁、组织优良的成品制件。触变压铸时，液相流动成为主要的变形方式，制品上部由于液相偏聚，对应的硬度较低，下部由于固相的微塑性变形，对应的硬度较高。关键词：波浪型倾斜板；半固态；ＡｌＳｉ６Ｍ９２合金；触变成形中图分类号：ＴＧｌｌｌ．４；ＴＧ２４４．１文献标识码：Ａ文章编号：１００１—４９７７（２００７）０７—０６９４—０４ＰｒｅｐａｒｉｎｇＳｅｍｉｓｏｌｉｄＡＩＳｉ６Ｍ９２ＡｌｌｏｙｂｙＮｏｖｅｌＳｌｏｐｉｎｇＰｌａｔｅＰｒｏｃｅｓｓａｎｄＴｈｉｘｏｆｏｒｍｉｎｇＧＵＡＮＲｅｎ－ｇｕｏ，ＳＨＩＬｕ，ＸｌＮＧＺｈｅｎ—ｈｕａｎ，ＷＡＮＧＣｈａｏ，ＭＡＴｉｎｇ—ｗｅｉ，ＳＨＡＮＧＪｉａｎ—ｈｏｎｇ（Ｍａｔｅｒｉａｌｓ＆ＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅ，ＮＯｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０００４，Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙｕｓｉｎｇｓｅｌｆ－ｍａｄｅｗａｖｅｌｉｋｅｓｌｏｐｉｎｇｐｌａｔｅｓｅｔｕｐ，ｐｒｅｐａｒｉｎｇｓｅｍｉｓｏｌｉｄｂｉｌｌｅｔｓｏｆＡＩＳｉ６Ｍ９２ａｌｌｏｙａｎｄｔｈｉｘｏｆｏｒｍｉｎｇｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．１ｔｉｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｓｅｍｉｓｏｌｉｄｂｉｌｌｅｔｓｗｉｔｈｇｏｏｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄ、Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｃａｎｂｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄｔｈｅｂｉｌｌｅｔｓｗｅｒｅｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｆｉｎｅｓｐｈｅｒｉｃａｌｇｒａｉｎｓａｎｄａＩｉｔｔｌｅｐａｒｔｏｆｒｏｓｅｔｔｅｇｒａｉｎｓ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．ｐｒｏｐｅｒｃａｓｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒａｎｇｅｏｆ６６０－６８０℃ｆｏｒＡＩＳｉ６Ｍ９２ａｌｌｏｙｉｓｓｕｇｇｅｓｔｅｄ。ＷｈｅｎｔｈｅｒｅｈｅａｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉＳ５９７℃，ｈｏｌｄｉｎｇｔｉｍｅｉｓ９０ｍｉｎ。ｍｏｕｌｄｐｒｅｈｅａｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉＳ４００℃ａｎｄｔｈｅｈｏｌｄｉｎｇｔｉｍｅｉＳ１２０ｍｉｎ．ｔｈｉｘｏｆｏｒｍｉｎｇｐｒｏｄｕｃｔｗｉｔｈｆｉｎｅｓｕｒｆａｃｅａｎｄｇｏｏｄｍｉｃｒＯｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｃａｎｂｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ．Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｄｉｅｃａｓｔｉｎｇ，ｌｉｑｕｉｄｆｌｏｗｉｓｔｈｅｍａｉｎｌｙｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎ，ｄｕｅｔｏｔｈｅｌｉｑｕｉｄａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｕｐｐｅｒｐａｒｔｏｆｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔ，ｔｈｅｃＯｒｒｅｓｐＯｎｄｉｎｇｈａｒｄｎｅｓｓｉＳＩｏｗｅｒ，ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｒｅｉＳａｓｍａｌＩｓｏｌｉｄｐｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｂｏｔｔｏｍｏｆｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔ，ｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｈａｒｄｎｅｓｓｉｓｈｉｇｈｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗａｖｅｌｉｋｅｓｌｏｐｉｎｇｐｌａｔｅ；ｓｅｍｉｓｏｌｉｄ；ＡＩＳｉ６Ｍ９２ａｌｌｏｙ；ｔｈｉｘｏｆｏｍｌｉｎａ目前，半固态成形技术在发达国家已有广泛应用，成功应用于汽车和航空、航天零件的生产，并逐步用来生产３Ｃ领域结构部件［１－４１。半固态成形过程中所需要控制的参数多，与传统成形工艺相比，在工业上实现相对困难，我国的半固态成形技术仍不成熟【ｌ－４］。解决的有效途径就是尽量简化工艺、缩短流程。因此，倾斜板技术受到许多学者的关注Ｍ。倾斜板技术在冶金学上曾作为制备细晶材料的有效手段而被讨论过，而作为一种新的半固态成形技术近年来才引起人们的重视，又称为“斜坡冷却法”。目前已成功用来制备半固态浆料或坯料，在日本已经初步实现了铝合金薄带的流变轧制，在欧洲已申报发明专利旧，具有工艺简捷，设备成本低廉，易于实现，可制备高熔点半固态材料的特点，有重要研究意义。据报道，目前对该技术的研究大都采用平直倾斜板，尚没有对波浪型斜板和加热后的斜板进行研究。作者采用带有波浪形表面的倾斜板进行试验，以进一步改善半固态合金组织性能，并对制备的半固态坯料二次加热的组织及触变成形进行研究。１试验条件和方法自行设计的波浪型倾斜板半固态成形试验装置如图１所示。基本原理是将液态合金浇注到与水平方向成一定角度的波浪型倾斜板上，倾斜板可进行加热或冷却，合金液流经斜板后形成半固态金属浆料，可直接将浆料进行流变成形，或者铸成锭以便触变成形之用。基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０６０４００７），教育部留学归国基金资助项目，辽宁省自然科学基金资助项目（２００６２０１６）。收稿日期：２００７ｑ）３－２７。作者简介：管仁国（１９７５－），男，山东莒县人，博士，副教授，主要从事金属材料的制备与加工的研究。Ｅ—ｍａｉｌ：ｇｕａｎｒｇ＠ｓｍｍ．ｎｅｔｔｅｄｔｔｃｎ万方数据

半固态金属铸造工艺

精心整理半固态金属铸造工艺 3.1概述 3.2工艺原理在普通铸造过程中，初晶以枝晶方式长大，当固相率达到0.2左右时，枝晶就形成连续网络骨架，失去宏观流动性。如果在液态金属从液相到固相冷却过程中进行强烈搅拌，则使普通铸造成形时易于形成的树枝晶网络骨架被打碎而保留分散的颗粒状组织形态，悬浮于剩余液相中。这种颗粒状非枝晶的显微组织，在固相率达0.5-0.6时仍具有一定的流变性，从而可利用常规的成形工艺如压铸、挤压，模锻等实现金属的成形。 3.3合金制备制备半固态合金的方法很多，除机械搅拌法外，近几年又开发了电磁搅拌法，电磁脉冲加载法、超声振动搅 -铝合金和铝-1993SIMA 状组织。该方法的特点是，不需要加入合金元素也无需搅拌。V.Dobatkin 等人提出了在液态金属中加细化剂，并进行超声处理后获得半固态铸锭的方法，称之为超声波处理法，如图1所示。图1超声波处理法示意图 3.4成形方法半固态合金成形方法很多，主要有：（1）流变铸造（Rheoforming,Rheocast ）图2触变铸造工艺示意图 1压铸合金2连续供给合金液3感应加热器4冷却器5流变铸锭6压射室7压铸模在金属液从液相到固相冷却过程中进行强烈搅动，在一定固相分数下，直接将所得到的半固态金属浆液压铸或挤压成形，见图2。

如R.Shibata等人曾将用电磁搅拌方法制备的半固态合金浆液直接送入压铸机射室中成形。该方法生产的铝合金铸件的力学性能较挤压铸件高，与半固态触变铸件的性能相当。问题是，半固态金属浆液的保存和输送难度较大，故实际投入应用的不多。（2）触变铸造（Thixoforming,Thixocast）将已制备的非枝晶组织锭坯重新加热到固液两相区达到适宜粘度后，进行压铸或挤压成形，如图3所示。图3触变铸造工艺示意图 1坯料2软度指示计3坯料重新加热装置4压射室5压铸模美国的EOPCO、HPMCorp.、PrinceMachine、THTPresses以及瑞士的Buhler公司、意大利的IDRAUSA、ItalpresseofAmerica、加拿大的ProducerUSA、日本的ToshibaMachineCorp和UBEMachineryServices等均已能生产半固态铝合金触变成形专用设备。该方法对坯料的加热、输送易于实现自动化，故是当今半固态铸造的主要工艺方法。（3 （4 4所示。（5 (1) 1 2 3 4 5 6 7 (2) 1）铸件质量高。因晶粒细化、组织分布均匀、体收缩减少、热裂倾向下降，基体上消除了缩松倾向，力学性能大幅度提高。 2）凝固收缩小，故成形后尺寸精度高，加工余量小，近净成形。 3）成形合金范围广。非铁合金有铝、镁、锌、锡、铜、镍基合金；铁基合金有不锈钢、低合金钢等。 4）制造金属基复合材料。利用半固态金属的高粘度，可使密度差大、固溶度小的金属制成合金，也可有效地使用不同材料混合，制成新的复合材料。 3.6半固态铸造技术的最新发展 3.6.1镁合金半固态温度区间扰动和浇温对铸态组织的影响 AZ91HP镁合金在不锈钢坩埚电阻炉中升温至720℃保温10分进行精炼处理后，在液相线附近进行短时保温处理，可减小枝晶组织形成趋势；降低处理温度、对熔体进行扰动均加速晶粒向等轴形乃至球形发展；在半固态温度区间对熔体吹氩（Ar）处理，使熔体扰动，提高了形核率，加速了

半固态触变注射成型镁合金组织性能分析定稿版

半固态触变注射成型镁合金组织性能分析 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】

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。同压铸法相比，半固态方法制造的产品具有铸造缺陷少，产品的力学性能、尺寸精度、表面和内在质量高等优点，此外还有节约能源、安全性好、近净成形性好等优点。目前世界上已经成功工业化的镁合金半固态成型技术是触变注射成型技术[1]。长春华禹镁业有限公司是我国最早引进此项技术的厂家，本文利用该公司的触变注射成型机制备试样，对触变注射成型镁合金的组织及力学性能进行了分析，从而为公司下一步进行汽车用高性能镁合金的研究开发作适当的技术储备。 2 半固态触变注射成型技术的原理及工艺过程 2.1 半固态触变注射成型技术的原理在普通铸造过程中，初晶以枝晶方式长大，当固相率达到0.2 左右时，枝晶就形成连续网络骨架，失去宏观流动性。半固态成形是在液态金属从液相到固相冷却过程中进行强烈搅拌，使普通铸造成形时易于形成的树枝晶网络骨架被打碎而保留分散的颗粒状组织形态，悬浮于剩余液相中。这种颗粒状非枝晶的显微组织，在固相率达0.5～0.6 时仍具有一定的流变性，从而可利用常规的成形工艺如压铸、挤压，模锻等实现金属的成形[2～4]。