1 概述 1
1.1 金属半固态成形的概念 1
目录 1
1.2 金属半固态成形的基本工艺路线 2
1.2.1 流变成形 2
1.2.2 触变成形 3
1.3 金属半固态成形的优缺点 4
1.4 金属半固态成形技术的发展历史 8
1.5 金属半固态成形对金属成形技术进步的意义 11
1.6 金属半固态成形技术的适用范围 14
2.1 液态金属的结构与性质 15
2.1.1 液态金属的结构理论 15
2 金属半固态成形基础 15
2.1.2 液态金属的结构特点 17
2.1.3 液态金属的性质 19
2.2 液态金属的凝固 30
2.2.1 液态金属凝固的热力学条件 30
2.2.2 液态金属凝固的动力学条件 31
2.2.3 液—固界面的结构与行为 36
2.2.4 液—固界面前沿液体中的温度梯度与晶体形态 38
2.2.5 凝固过程中液—固界面形态的稳定性判据 39
2.3 半固态区金属的行为 43
2.3.1 基本概念 43
2.3.2 金属凝固过程中半固态区的行为 44
2.3.3 搅拌、振动、剪切作用下半固态区金属的凝固行为 51
2.4 半固态金属固相率的测算 57
3 半固态金属材料的制备原理与方法 65
3.1 外场作用下枝晶破碎球化技术 65
3.1.1 单辊剪切冷却技术 66
3.1.2 倾斜式冷却剪切技术 83
3.1.3 机械搅拌技术 96
3.1.4 电磁搅拌技术 100
3.1.5 喷射沉积技术 116
3.1.6 紊流效应技术 120
3.1.7 超声波振动技术 120
3.1.8 应变诱导熔体活化技术 121
3.1.9 其他技术 122
3.2.1 细化剂技术 123
3.2 合金内部物理化学作用下的枝晶抑制生长技术 123
3.2.2 等温处理技术 124
3.2.3 低温液相线铸造技术 125
3.2.4 粉末冶金技术 125
4 半固态金属组织的形成机理 126
4.1 经典的半固态组织形成机理：枝晶破碎→磨圆、熟化→球化机制 126
4.1.1 枝晶臂机械剪切断裂机制 127
4.1.2 枝晶臂塑性弯曲诱导晶界上的液相浸润机制 128
4.1.3 枝晶生长熟化过程引起的枝晶根部熔断机制 132
4.2 熔体整体爆发形核与枝晶抑制生长机制 134
4.3 半固态温度条件下热作用球化机制 138
4.4 单辊剪切冷却技术条件下的组织形成机理 139
4.4.1 形核与凝固过程 144
4.4.2 自由晶形成机理 145
4.4.3 自由晶球化机理 147
5 半固态金属的性能 150
5.1 半固态金属的流变性能 150
5.1.1 半固态金属流变性能的研究方法 151
5.1.2 半固态金属的流变行为 157
5.2 半固态金属的塑性 172
5.2.1 半固态铝合金的塑性 173
5.2.2 半固态二元铝合金的塑性 178
5.2.3 半固态三元铝合金的塑性 179
6 半固态金属坯料的二次加热 183
6.1 二次加热的工艺特点 183
6.2 二次加热装置 183
6.3 二次加热控制技术 186
6.3.1 分步控制法 187
6.3.2 感应线圈输入能量控制法 188
6.3.3 感应线圈涡电流法 188
6.4 二次加热实例 189
6.5 二次加热应注意的问题 195
6.6 二次加热过程的模拟 197
7 金属半固态成形工艺 200
7.1 触变成形 200
7.1.1 触变压铸成形 200
7.1.2 触变锻造成形 213
7.1.3 触变射铸成形 215
7.2 流变成形 217
7.2.1 单螺旋机械搅拌式流变成形 217
7.2.2 双螺旋机械搅拌式流变成形 221
7.2.3 低过热度倾斜板浇注式流变成形 223
7.2.4 低过热度浇注和弱机械搅拌式流变成形 225
7.2.5 流变轧制成形 227
7.2.6 半固态连续挤压扩展成形 232
8 金属半固态成形过程的数值模拟 238
8.1 金属半固态成形行为的数学模型 239
8.1.1 稳态流变行为的数学模型 239
8.1.2 非稳态流变行为的数学模型 242
8.1.3 触变行为的数学模型 243
8.2 金属半固态成形过程的数值模拟方法 246
8.2.1 有限差分法 246
8.2.2 有限元法 246
8.2.4 欧拉法 247
8.2.3 拉格朗日法 247
8.3 金属半固态成形过程数值模拟实例 248
8.3.1 半固态金属浆料制备过程的模拟实例 248
8.3.2 坯料二次加热过程的数值模拟实例 251
8.3.3 半固态金属成形过程的数值模拟实例 254
9 金属半固态成形技术的应用现状与前景展望 264
9.1 应用现状 264
9.2 问题与对策 266
9.2.1 半固态材料的制备与成形过程的理论模型 267
9.2.2 低能耗、低成本的近终形成形新技术 268
9.2.3 制备高熔点半固态材料的新技术 270
9.2.4 适于半固态成形的新型合金与成分设计 272
9.3 应用前景展望 279
参考文献 283