液態金屬凝固過程中劇烈攪拌,使枝晶結構被打碎,形成非枝晶、呈顆粒狀分散的組織形態,獲得固相組分均勻懸浮在液態金屬母液中的一種固液混合漿液,即半固態金屬(SSM),利用鑄造工藝將半固態金屬澆注進入鑄型凝固成型可獲得各種零部件,即半固態鑄造。
半固態金屬的攪拌方法主要有機械攪拌法、電磁攪拌法、超聲振動法、氣體攪拌法、傾斜冷卻板法等,這些方法各有優缺點,可根據具體需求進行選擇,其中,機械攪拌法最早應用。隨著科技不斷進步,半固態金屬制備方法還在不斷改進升級,控制固-液態溫度區間制備工藝問世,例如應變誘導熔化激活法、控制合金澆注溫度法等,可提升微觀組織均勻性、解決晶粒粗大問題,從而進一步提高鑄件力學性能。
半固態鑄造方法包括觸變鑄造、流變鑄造、射鑄成型等。觸變鑄造,先將半固態金屬制成錠坯,根據需求選擇合適大小的坯料,重新加熱為固液兩相后再壓鑄成型;流變鑄造,強烈攪拌獲得半固態金屬后直接壓鑄成型;射鑄成型,熔化金屬液冷卻至合適溫度采用特定工藝壓射進入鑄型成型。其中,觸變鑄造易于實現自動化,是目前主流半固態鑄造工藝。
根據新思界產業研究中心發布的
《2024-2029年中國半固態金屬/半固態鑄造行業市場深度調研及發展前景預測報告》顯示,由于形態優勢,半固態金屬具有優良流變性、填充性,澆注時無湍流、無飛濺問題,填充平穩,凝固時收縮較小,可鑄造形狀、結構復雜的零部件。利用半固態鑄造工藝可細化晶粒組織,能夠解決傳統鑄造工藝存在的晶粒粗大問題,并且成型溫度低、凝固速度快、模具使用壽命長、生產效率高,獲得的鑄件表面光滑、組織致密、內部缺陷少,具有力學性能高、質量高、尺寸精度高優點,是最具發展前景的近凈成型工藝之一。
新思界
行業分析人士表示,與其他鑄造工藝相比,半固態鑄造擁有獨特優勢,特別是在鋁合金、鎂合金等輕合金鑄造領域發展潛力大,制成的鑄件可以廣泛應用在電子、電器、汽車、軌道交通、海洋工程、航空航天、軍工等領域,能夠滿足下游行業對鑄件的輕量化、高強度、高耐蝕等要求。同時,我國政府將輕合金高壓/低壓/擠壓/差壓/半固態等鑄造工藝與裝備列入《產業結構調整指導目錄(2024年本)》鼓勵類項目中。總的來看,半固態金屬/半固態鑄造行業發展前景廣闊。