金属流变成形理论与技术

Introduction

20 世纪 70 年代初，美国麻省理工学院 M. C. Flemings 等人提出了金属半固态加工的理论和技术，该技术综合了传统的铸造、锻造两种成型方法的优点，不仅可以成形形状复杂的零件，还可以提高零件的使用力学性能。作为一种固液之间的新型成形技术，相比于传统铸造技术，由于其微观组织非枝晶特点，半固态成形具有充型平稳，凝固收缩小，成形温度及压力低等优势，受到研究者和工业生产的广泛关注。
近年来，通过国内科研工作者对半固态成形技术不断的研究，在关键技术方面取得了可喜成就，半固态成形技术正逐步走向工业生产应用中。半固态成形包括流变成形和触变成形 2 种：流变成形是半固态浆料直接成形；触变成形是首先采用凝固或塑性变形制备具有特定微观组织的固态坯料，再加至液固两相区保温后加工成形。流变成形由于工艺流程短，生产效率高，可以制造尺寸精确、形状复杂和没有内部孔隙的高可靠性零件，更受到研究和应用领域的普遍关注。尤其近年来随着笔记本电脑、手机、家用电器等 3C 电子产品快速发展，对产品轻量化提出更高的要求，相应轻质铝镁合金半固态成形技术更具有广泛应用和市场开发价值。
虽然半固态成形技术逐步走向市场化，但半固态理论和成形技术尚不成熟。作者从20世纪90年代开始从事半固态理论和成形技术研究，先后获得国家自然科学基金、江西省政府和南昌大学资助，不断研究和推动半固态成形技术在我国的发展和应用，结合作者长期从事半固态理论和技术的研究基础，参考国内外相关大量文献及对半固态理论和成形技术的总结，系统形成了本书的内容。全书由杨湘杰统稿，参加本书编写的人员有：熊娇、王明、吁安山、郭洪民、刘旭波、张树国、徐勇。在此也对国家自然科学基金委、江西省政府、南昌大学和引文作者表示衷心感谢。
由于作者水平有限和时间仓促，不足之处在所难免，虚心接受广大读者的批评指正。

ISBN

978-981-14-4636-8

第 1 章概论
1.1 半固态金属成形概述
1.2 金属流变成形的发展过程
  1.2.1 金属流变成形的发展
  1.2.2 金属流变成形面临的挑战
1.3 金属流变成形的基本工艺
1.4 金属流变成形的基本特点
  1.4.1 金属流变成形的优点
  1.4.2 金属流变成形的两个本质问题
1.5 金属流变成形的适用范围
参考文献
第 2 章金属浆料理论基础
2.1 非枝晶微观组织形成机制
  2.1.1 半固态浆料微观组织形成机制回顾
  2.1.2 LSPSF 条件下球晶组织形成规律实验研究
  2.1.3 过冷熔体中球晶组织形成规律
  2.1.4 过冷熔体中球晶快速形成的基本条件
2.2 半固态浆料微观组织表征
  2.2.1 螺旋线槽浆料制方法
  2.2.2 微观组织三维重构基本流程
  2.2.3 分形基本理论
  2.2.4 LSPSF 方法制备的 A356 铝合金半固态浆料微观组织的三维特征
  2.2.5 HCD 条件下 A356 铝合金浆料微观组织的二维表征
  2.2.6 HCD 条件下 A356 铝合金浆料微观组织的三维表征
  2.2.7 浆料坯料切口断面的特征
2.3 流变性能
  2.3.1 半固态铝合金（A356）触变成形的流变试验方案
  2.3.2 半固态铝合金（A356）触变成形的流变特性
  2.3.3 半固态铝合金触变成形的流场计算与模拟
  2.3.4 浇道系统设计对半固态触变成形产品机械性能的影响
参考文献
第 3 章流变成形合金设计
3.1 有色金属在流变成形中的应用现状
  3.1.1 总体概况
  3.1.2 关于高强铝合金的应用思考
3.2 半固态成形专用有色合金的设计准则
3.3 流变成形两步热力学计算方法及其应用
  3.3.1 流变成形两步热力学计算方法
  3.3.2 流变成形 Al-Si-Mg 合金的成分设计和优化
参考文献
第 4 章半固态金属浆料制备
4.1 概述
4.2 半固态浆料制备技术
  4.2.1 半固态浆料制备原理
  4.2.2 半固态浆料微观表征
  4.2.3 半固态浆料制备技术评价
4.3 剪切低温浇注式（LSPSF/LAO）轻合金浆料制备技术 [9]
  4.3.1 LSPSF 技术原理
  4.3.2 LSPSF 工艺参数
  4.3.3 LSPSF 技术实施过程中的若干措施
  4.3.4 LAO 法 - 摆动振荡法（Limited Angular Oscillation，LAO）
4.4 其它金属浆料制备技术
  4.4.1 搅拌制备类
  4.4.2 低过热度制备类
4.5 半固态浆料制备技术发展趋势
参考文献
第 5 章流变成形模具技术
5.1 流变成形模具设计
  5.1.1 流变成形方式的选择
  5.1.2 流变成形模具设计要求
  5.1.3 流变挤压铸造模具结构参数设计
  5.1.4 流变挤压铸造成形浇注系统设计
  5.1.5 流变挤压铸造成形模具设计程序
5.2 模具的预热与冷却
  5.2.1 模具的预热
  5.2.2 模具的冷却
5.3 模具材料及技术要求
  5.3.1 模具的技术要求
  5.3.2. 模具材料的选择及热处理
5.4 模具表面涂覆
  5.4.1 PVD 涂覆技术
  5.4.2 PECVD 涂膜技术
5.5 铝合金流变挤压铸造成形模具设计实例
  5.5.1 挤压铸造坯料及挤铸图的设计
  5.5.2 凸模型芯及凹模结构设计
  5.5.3 模具选材及热处理
  5.5.4 排气、溢流槽设计
参考文献
第 6 章铝镁合金流变成形
6.1 铝合金流变压铸
  6.1.1 流变压铸 YL112 合金的微观组织特征
  6.1.2 流变压铸 YL112 铝合金的热处理与力学性能
6.2 铝合金流变挤压铸造
  6.2.1 铝合金直接流变挤压铸造
  6.2.2 铝合金间接流变挤压铸造
6.3 镁合金流变铸轧
  6.3.1 AZ91D 镁合金半固态浆料制备
  6.3.2 AZ91D 半固态流变铸轧板材
参考文献
第 7 章典型流变成形案例
7.1 薄壁复杂形状零件的流变压铸
  7.1.1 薄壁复杂形状零件成形的关键技术
  7.1.2 实例：散热片
7.2 结构件的流变铸造
  7.2.1 结构件流变成形的方法
  7.2.2 实例
参考文献

Author(s) Information

第一主编:杨湘杰，男，教授，1960年3月生，湖南浏阳人，毕业于上海大学，机械设计理论专业，现工作于南昌大学机电工程学院，主要研究方向：合金及复合材料半固态成形。

第二主编:郭洪民，男，教授，1976年9月生，吉林松原人，毕业于南昌大学，材料加工工程专业，现工作于南昌大学材料科学与工程学院，主要研究方向：合金及复合材料半固态成形。