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第十三届全国特种铸造及有色合金学术年会
第七届全国铸造复合材料学术会议
2011年全国半固态加工技术及其应用高层论坛
（会议总结报告）
云雪峰 2011-8-7
2011年7月16日~19日于湖北武汉同冯厂长、闫福参加了第十三届全国特种铸造及有色合金学术年会、第七届全国铸造复合材料学术会议、2011年全国半固态加工技术及其应用高层论坛的学术会议，在本次会议上了解、学习到了目前国际、国内的一些新技术、新材料及新工艺。
会议分为三个阶段：一、17
日、18日上午为由专家、教授做得
学术报告会；二、18日下午为分组讨论会，分为铝、镁合金、复合材料、特种铸造、半固态加工技术及应用四个小组分别进行了讨论。我们主要参与了铝、镁合金、特种铸造、半固态加工技术及应用的讨论会；三、19日参观华中科技大学材料成形及模具技术国家重点实验室和教学实验室。
铝、镁合金的研究从学术报告到分组讨论主要围绕如何细化铝、镁合金的晶粒、如何提高铝、镁合金的力学性能及铝、镁合金的重要性和目前的应用情况。Al-Ti-B、Si、稀有元素对晶粒的细化及力学性能的提高为主要研究对象。据不完全统计，我国乘用车平均用铝合金量约为125Kg左右，镁合金乘用车平均用镁量为3.5Kg左右。
目前，特种铸造的应用越来越广泛，各种铸造方法的综合应用形成的新工艺、新技术也越来越多。解决压铸件的内部组织问题产生的真空压铸是先将铸型的型腔抽为真空后再进行压射，但存在的困难也比较大主要表现为密封问题，因此应用并不广泛。为解决铸造缺陷如缩孔、缩松提出的挤压铸造。铝镁合金真空低压消失模壳型铸造是将消失模铸造泡沫模样精密成型、熔模铸造精密薄壳制备技术及真空低压铸造成形多项技术相结合，进行较大尺寸复杂薄壁铝镁合金精密铸件生产的一种新工艺、新方法。
半固态加工技术是此次会议的主要议题，参加的专家、教授的人数也最多，我们对半固态加工技术也进行了主要的学习很讨论，下面是简要的总结。
1、半固态加工技术的背景
半固态成形技术从提出、研究与应用将近半个世纪，多数学者认为，它是一种潜在的大有发展前景的近净成型技术的金属加工技术。其依据为：与铸造比，成形温度低，其流动性接近液态金属；与锻造
比，成形力低，其力学性能接近锻造水平。但从国内情况看，研究气氛甚浓，其中国家级项目居多，论文发表及专著出版也不少，但是实则为研究多应用少。
在过去的20年里，全球汽车工业致力于减小尺寸和轻量化，以
满足市场的需求。为此，汽车制造商已逐渐将铸造铝合金和镁合金应用于汽车行业，由此引发采用新成型工艺来近净成形铝、镁合金制件。目前，半固态加工技术主要应用于汽车的悬挂和底盘结构件，估计每年有20000~25000t进入市场。 2、半固态成形工艺
半固态成形工艺主要包括浆料制备与成形工艺。浆料的制备主要是在金属液凝固的过程中通过电磁搅拌、超声波搅拌等借助外力的方式破碎枝晶从而达到细化晶粒的目的。成形工艺目前都是从两个方向入手：一、铸造工作者将浆料的温度降低到液固两相区，通过挤压铸造的方式成形制件；二、锻造工作者将浆料制备成一定大小的坯料，然后重新加热至液固两相区采用液态模锻的方式成形制件。 2.1挤压铸造
挤压铸造机在国外已经有很多自动化程度高、功能齐全的高档系列产品，但价位相对较高。国内生产挤压铸造机的公司较少，其中苏州三基铸造设备公司生产的卧式挤压铸造机是在压铸机的基础上通过一定的改造后得到的，并且也得到了客户的广泛认可。
挤压铸造的工艺流程为：
金属熔炼、制取半固态浆料、浇注、挤压成形
半固态浆料含有一定体积分数的球状初生固相，固相率小于液相率，与全液态压铸相比，不易发生喷溅，减轻了合金的氧化与裹气；型腔充填温度低，对模具的热冲击较小，提高了模具的寿命；半固态压铸件即挤压铸造件的内部缺陷少，可以通过热处理来进一步提高铸件的力学性能。
目前，北京科技大学与北京交通大学在挤压铸造方面研究的成果比较突出，并且进行了小批量的产业化。台湾有一家企业使用这种方法生产铝合金轮毂，并在昆山设有分厂。
北京科技大学试验A356铝合金压铸拉伸试样工艺过程：将A356
铝合金锭烘干后放入预热温度为400℃的熔化炉内，加热到700℃进行精炼除气后，将液态金属降温到655℃，然后将液态金属注入一个剪切流变装置，获得600℃的半固态浆料，加入挤压铸造机获得的拉伸试样性能最佳。 2.2液态模锻
液态模锻所用的设备是以立式油压机为基础进行一些功能上的改进。液态模锻所用的设备的顶出缸进行“闭模反压充型”（或叫“间接冲头充型挤压”），以解决挤压铸造传统装置充型能力不足问题，加上浇口的特别设计，可以解决某特种铸件局部收缩性缺陷问题。
液态模锻的工艺流程为：
金属熔炼、制取半固态浆料、凝固制取锻坯、重新加热锻坯、液态模锻
将金属熔炼后降温，降温过程中采用电磁搅拌、超声波搅拌等借助外力的方式破碎枝晶获得晶粒细小的半固态浆料，再将半固态浆料继续降温凝固制取一定大小的锻坯，对锻坯重新加热到固液两相区获得半固态浆料，此时固相率要大于液相率，将半固态坯料放入锻模内即可进行液态模锻。
哈尔滨工业大学使用此种工艺为中船重工试制生产了7A09超硬铝合金的水下推进系统的叶轮。成型件T6处理后，合金充分溶入机体，得到晶界整洁、晶内无过烧的相的微观组织，达到常规模锻件的力学性能指标。 3、总结
虽然，半固态加工技术正在持续扩大市场，但是半固态加工技术的广泛应用还会面临一定的困难，包括新型合金的研制与成形工艺开发、研究开发可以生产低成本结构件的工艺方法。
通过参加本次会议，对目前国际、国内的铸造新工艺、新方法有了进一步的认识，拓宽了眼见、增加了许多见识。