5.2 工藝原理

    在普通鑄造過程中，初晶以枝晶方式長大，當固相率達到0.2左右時，枝晶就形成連續(xù)網(wǎng)絡骨架，失去宏觀流動性。如果在液態(tài)金屬從液相到固相冷卻過程中進行強烈攪拌，則使普通鑄造成形時易于形成的樹枝晶網(wǎng)絡骨架被打碎而保留分散的顆粒狀組織形態(tài)，懸浮于剩余液相中。這種顆粒狀非枝晶的顯微組織，在固相率達0.5-0.6時仍具有一定的流變性，從而可利用常規(guī)的成形工藝如壓鑄、擠壓，模鍛等實現(xiàn)金屬的成形。

5.3 合金制備

    制備半固態(tài)合金的方法很多，除機械攪拌法外，近幾年又開發(fā)了電磁攪拌法，電磁脈沖加載法、超聲振動攪拌法、外力作用下合金液沿彎曲通道強迫流動法、應變誘發(fā)熔化激活法（SIMA）、噴射沉積法（Ospray）、控制合金澆注溫度法等。其中，電磁攪拌法、控制合金澆注溫度法和SIMA法，是最具工業(yè)應用潛力的方法。
    1.機械攪拌法
    機械攪拌是制備半固態(tài)合金最早使用的方法。Flemings等人用一套由同心帶齒內(nèi)外筒組成的攪拌裝置（外筒旋轉(zhuǎn)，內(nèi)筒靜止），成功地制備了錫-鉛合金半固態(tài)漿液；H.Lehuy等人用攪拌槳制備了鋁-銅合金、鋅-鋁合金和鋁-硅合金半固態(tài)漿液。后人又對攪拌器進行了改進，采用螺旋式攪拌器制備了ZA-22合金半固態(tài)漿液。通過改進，改善了漿液的攪拌效果，強化了型內(nèi)金屬液的整體流動強度，并使金屬液產(chǎn)生向下壓力，促進澆注，提高了鑄錠的力學性能。
    2.電磁攪拌法
    電磁攪拌是利用旋轉(zhuǎn)電磁場在金屬液中產(chǎn)生感應電流，金屬液在洛倫磁力的作用下產(chǎn)生運動，從而達到對金屬液攪拌的目的。目前，主要有兩種方法產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場：一種是在感應線圈內(nèi)通交變電流的傳統(tǒng)方法；另一種是1993年由法國的C.Vives推出的旋轉(zhuǎn)永磁體法，其優(yōu)點是電磁感應器由高性能的永磁材料組成，其內(nèi)部產(chǎn)生的磁場強度高，通過改變永磁體的排列方式，可使金屬液產(chǎn)生明顯的三維流動，提高了攪拌效果，減少了攪拌時的氣體卷入。
   3.應變誘發(fā)熔化激活法（SIMA）
    應變誘發(fā)熔化激活法（SIMA）是將常規(guī)鑄錠經(jīng)過預變形，如進行擠壓，滾壓等熱加工制成半成品棒料，這時的顯微組織具有強烈地拉長形變結(jié)構(gòu)，然后加熱到固液兩相區(qū)等溫一定時間，被拉長的晶粒變成了細小的顆粒，隨后快速冷卻獲得非枝晶組織鑄錠。
    SIMA工藝效果主要取決于較低溫度的熱加工和重熔兩個階段，或者在兩者之間再加一個冷加工階段，工藝就更易控制。SIMA技術(shù)適用于各種高、低熔點的合金系列，尤其對制備較高熔點的非枝晶合金具有獨特的優(yōu)越性。已成功應用于不銹鋼、工具鋼和銅合金、鋁合金系列，獲得了晶粒尺寸20um左右的非枝晶組織合金，正成為一種有競爭力的制備半固態(tài)成形原材料的方法。但是，它的最大缺點是制備的坯料尺寸較小。
   4.近幾年開發(fā)的新方法
    近幾年來，東南大學及日本的Aresty研究所發(fā)現(xiàn)，通過控制合金的澆注溫度，初生枝晶組織可轉(zhuǎn)變?yōu)榍蛄�狀組織。該方法的特點是，不需要加入合金元素也無需攪拌。V.Dobatkin等人提出了在液態(tài)金屬中加細化劑，并進行超聲處理后獲得半固態(tài)鑄錠的方法，稱之為超聲波處理法，如圖1所示。

圖1超聲波處理法示意圖

5.4 成型方法

    半固態(tài)合金成形方法很多，主要有：
    1.流變鑄造（Rheoforming, Rheocast）
    將金屬液從液相到固相冷卻過程中進行強烈攪動，在一定固相分數(shù)下，直接將所得到的半固態(tài)金屬漿液壓鑄或擠壓成形，見圖2。

圖2 觸變鑄造工藝示意圖