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半固态成形技术

在金属加工领域，传统的铸造和锻造方法已经沿用了数百年。然而，随着工业技术的不断进步，一种全新的金属成形技术——半固态成形技术，以其独特的优势，为复杂形状零件的制造提供了一种革命性的解决方案。本文将深入探讨这一技术的原理、工艺路线及其在现代工业中的应用。

半固态金属成形的基本原理：半固态成形技术的核心在于金属凝固过程中的外场干扰。通过施加如强烈搅拌、快速激冷等手段，可以有效地抑制树枝状初生相的形成和长大，或促进熔体内部大量形核。在特定的温度和时间条件下，金属转变为一种液态金属中均匀悬浮着非枝晶初生相的固液共存混合浆料。这种浆料可通过特定的加工方法产生塑性变形，凝固后成为具有一定形状和尺寸的零件毛坯。

半固态金属成形的优点主要是：

（1）黏度控制：半固态金属的黏度高于液态金属，使得模具夹带气体减少，氧化降低，加工性改善，模具粘接减少，表面光洁度提高，自动化程度提升。

（2）流动应力低：半固态浆料的流动应力低于固态金属，使得成形速度提高，复杂件成形成为可能，加工周期缩短，材料利用率提高，节能节材效果显著。

（3）显微组织优化：半固态成形件内部组织致密，缺陷少，晶粒细小，力学性能高，可达到锻件的性能水平。

（4）模具寿命延长：由于半固态浆料成形温度较低，对模具的热冲击小，从而延长了模具的使用寿命。

（5）应用范围广泛：几乎所有具有固液两相区的合金都可以通过半固态加工，适用于多种加工工艺，如铸造、轧制、挤压和锻压等。

半固态成形工艺路线主要分为两条：流变成形和触变成形。

流变成形：这是一种从液态降温到半固态温度的工艺。在冷却过程中，通常进行强烈搅拌等方式，促使金属非枝晶化，形成均匀的固液混合浆料，然后直接进行成形。这种方法适用于形状复杂或壁薄的零件制造。

触变成形：与流变成形相对，这是一种从固态升温到半固态温度的工艺。通过搅拌等方式获得非枝晶组织后，先冷却保存形成大块坯料，成形前再按产品重量定量分割并重熔至半固态状态进行成形。这种方法适合力学性能要求高的零件制造。

技术优势与应用前景

半固态成形技术的优势在于其能够精确控制金属的相变过程，以及通过不同的制浆工艺获得最佳的半固态浆料。这一技术的应用前景广阔，特别是在汽车轻量化、航空航天高性能部件制造以及5G通讯设备等领域，半固态成形技术能够提供高性能、轻量化的解决方案。

半固态成形技术的发展，不仅推动了金属加工工艺的进步，也为现代制造业带来了新的机遇。正恒动力已与知名高校联合开展了此项技术联合研究，随着技术的不断成熟和创新，我们相信半固态成形技术的产业化应用将越来越广阔，期待这一技术在未来能够推动相关产业的发展！