半固态金属触变成形技术(下)

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　　4.2国内研究应用现状

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　　半固态金属加工技术在我国起步较晚，始于20世纪70年代后期。先后有不少科研院所开展了这方面的研究，但他们主要都是利用机械搅拌法进行流变铸造和触变铸造研究。中科院金属所是最早进行半固态加工技术研究的单位之一，较早的进行了“铝合金半固态铸造”等的研究，自行研制了“半固态浆料的制备设备”等。20世纪80年代后期，大多数学者开始从事半固态复合材料和应用于汽车工业小零件的研究。东北大学采用液相线铸造法以变形铝合金2618和7075为例，对半固态成形性、热处理制度及成品机械性能做了系统的研究，并正在推广工业应用。近年来，在国家重大基金项目的支持下，科研工作者对半固态加工的关键技术做了突破性的研究。北京有色金属研究总院在国家“863”的支持下，对铝合金的半固态加工技术进行了研究，自行设计了一条半固态材料制备试验线，设计能力100t/a，于1998年10月实现了铝合金半固态连续流变铸造。北京科技大学和中科院金属所在国家自然科学基金的支持下，对钢铁材料半固态直接成形进行了基础性研究，在铸铁、弹簧钢、不锈钢和高碳钢等高熔点合金材料的半固态加工技术方面取得了长足的进展和阶段性的成果。

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　　目前，应用半固态加工技术制备金属基复合材料已经是一个新的研究热点。利用半固态金属的粘度大且可调的原理，可以克服大部分增强材料和金属液之间润湿性不好而难以复合的难点，依靠半固态金属阻止增强材料因比重差而上浮，得到增强材料在母液中均匀分布的金属基复合材料。武汉理工大学和哈尔滨工业大学分别进行了铝合金的Al2O3颗粒增强和短碳纤维增强的半固态加工研究。获得了比液态铸造复合材料性能更优异的增强铝基复合材料。

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　　作者所在课题组长期以来都在从事金属基复合材料的半固态复合研究。利用自行设计的半固态电磁机械复合搅拌设备，在半固态钢铝复合、钢-Al半固态浸镀轧制等领域取得了丰硕的研究成果。目前在国家自然科学基金和教育部重点基金的支助下，该课题组在张鹏教授的带领下正在进行铜石墨自润滑复合材料的半固态复合研究。该方法突破了铜石墨复合材料制备的传统的粉末冶金方法的局限，并能很好的解决石墨颗粒在铜液中的上浮现象，得到了石墨颗粒均匀分布的铜石墨自润滑复合材料，如图4所示。和传统粉末冶金方法相比，不仅制备工艺简单，节约了成本，而且性能也得到了提高。

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　　4.3半固态金属加工技术在我国的发展动向

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　　和国外相比，我国在半固态金属成形技术领域的研究还很落后。为了国民经济的发展，特别是我国汽车工业的发展，提高我国汽车工业的水平和在国际市场上的竞争能力，需要采用各种新工艺和新材料来装备我国的汽车工业，而推动半固态金属成形技术在汽车工业中的应用是目前的关键。就我国目前的研究现状来看，半固态金属成形技术的发展动向如下：

　　(1)半固态金属触变成形技术已经基本成熟，而流变成形技术的发展较为缓慢，没有太多的突破性技术进展。因此，更多的研究人员会转向金属的半固态流变成形理论和应用方面的研究，以降低半固态产品成本，节约能源。同时也会注重已经成熟的触变成形技术在工业中的应用，推动我国汽车工业的发展。

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　　(2)目前半固态金属成形技术主要应用于铝、镁、铅等低熔点金属的成形，而对高熔点黑色金属的应用较少，理论欠成熟。由于黑色金属在工农业中应用广泛，有着其他材料不可代替的重要作用。因此，在以后的发展中黑色金属半固态成形的理论研究和工业应用将是一个重点研究领域。

　　(3)目前，国内外学者已经开发出了半固态成形过程数值模拟软件，但还存在很多不足，比如没有考虑合金的触变性能等，应用范围受到很大的限制。因此，加大计算机技术在半固态金属成形工艺中的应用，充分利用计算机技术，对流变成形和触变成形过程进行计算机模拟，促进半固态金属成形的理论研究将是另一热点。

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