[发明专利]一种时变控制半固态成形工艺

说明书

本发明公开了一种时变控制半固态成形工艺，将预先制备好的合金坯料加热至高于固相线温度40‑60℃并保温20‑60s，得到具有球状组织的半固态浆料，此时液相体积分数为25‑35%；将得到的半固态浆料放入模具中，使模具下模温度跟半固态浆料一样，而上模温度控制为300‑350℃，以1.0‑2.0/s的应变速率进行首段成形，直到真应变达到0.4‑0.5；首段成形后自然冷却，待液相体积分数降低到10‑15%时，再按模具成形工艺进行次段成形以达到需要的变形程度。本发明能够解决现有半固态成形工艺存在的固液相分离造成的镁合金半固态成形制件组织的不均匀性和质量的不可靠性。

技术领域

本发明涉及一种半固态成形工艺，尤其涉及一种时变控制半固态成形工艺，属于金属半固态成形技术领域。

背景技术

半固态加工技术是充分利用金属合金材料在其半固态温度区间内呈现等轴球状组织以及良好且可控的流动性和较小的变形抗力等特点，而建立的一种先进的近净成形技术。该技术的应用对于提高金属材料的质量利用率和性能利用率、延长模具寿命、节能减排等方面具有重要的作用。

目前，半固态成形工艺主要应用在汽车、电子产品、仪表等行业，零件尺寸较小，选用的成形工艺多为半固态流变压铸或触变压铸，制件性能相对低，没有充分发挥半固态成形的优势。而对于汽车、重型机械、武器装备上许多形状复杂的承重件，采用轻质合金替代原钢质零件遇到的难题是采用压铸不能满足性能要求，采用固态锻造难以成形。半固态模锻是解决这类零件最有前途的方法之一，但采用简单的固态锻造的成形方法可能造成制件各部施压不均匀，导致相应的性能不均匀问题。

半固态加工制件组织的不均匀性和质量的不可靠性不仅是禁锢半固态加工技术广泛应用于制造业的沉重枷锁，也是半固态加工技术在关键领域取代传统金属加工技术的技术鸿沟。半固态成形制件不均匀的微观组织是由于成形载荷下固相和液相不同的变形和流动行为所引发的固液相分离现象造成的。就金属成形而言，固液相分离严重影响制件的力学性能，并阻碍半固态成形技术的工业应用。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提出一种时变控制半固态成形工艺，本发明能够解决现有半固态成形工艺存在的固液相分离造成的镁合金半固态成形制件组织的不均匀性和质量的不可靠性。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种时变控制半固态成形工艺，包括如下步骤：

1）首先获得待成形合金材料固相线和液相线，由此确定半固态温度区间；步骤1）通过差示扫描热分析方法获得待成形合金材料固相线和液相线。

2）将预先制备好的合金坯料加热至高于固相线温度40-60℃并保温20-60s，得到具有球状组织的半固态浆料，此时液相体积分数为25-35%；

3）将步骤2）得到的半固态浆料放入模具中，使模具下模温度跟半固态浆料一样，而上模温度控制为300-350℃，以1.0-2.0/s的应变速率进行首段成形，直到真应变达到0.4-0.5；

4）首段成形后自然冷却，待液相体积分数降低到10-15%时，再按模具成形工艺进行次段成形以达到需要的变形程度。

步骤2）加热过程、步骤3）首段成形、步骤4）冷却和次段成形均在真空或者惰性气体保护气氛下进行。

步骤2）的合金坯料按如下方法预先制备，将初始材料通过近液相线模锻制坯工艺制备得到。

步骤2）合金坯料加热在感应加热熔炼炉中进行。