流变成形

概念定义

流变成形通常指半固态流变成形，是一种利用固相与液相共存的金属混合浆料直接进行成形加工的技术。其主要特征是不经过铸锭和制坯，而是控制金属熔体在固—液态温度区间内的凝固过程，使固相组分均匀分布于液相中，再将所得半固态浆料用于成形。

半固态金属浆料同时包含固体颗粒与液态金属。与流变成形相关的另一类工艺是触变成形，两者都以半固态金属浆料为加工基础；流变成形的重点在于将制得的混合浆料直接用于后续成形，从而衔接浆料制备与零件加工。

流变成形以金属在固液两相区内的状态变化为基础。金属熔体进入固—液态温度区间后，通过受控凝固形成固液共存体系。固相组分分布在液相之中，使材料成为能够进行成形加工的混合浆料。浆料制成后直接进入成形环节，不需要先凝固为铸锭，再重新制成适合加工的坯料。

这种工艺采用较低的加工温度。半固态浆料在成形过程中能够较平稳地完成充型，并具有凝固收缩较小的特点。成形件还可进行热处理，为后续调整材料状态和零件加工流程提供条件。

流变成形的技术流程可分为金属熔体准备、半固态浆料制备和直接成形三个相互衔接的部分。浆料制备环节负责控制熔体在固液两相区内的凝固状态，使固相组分均匀分布于液相；直接成形环节则利用该混合浆料完成零件加工。固液共存浆料的形成及其与成形工序的连续衔接，是这项技术区别于先铸锭、后制坯加工路线的核心。

具体工艺方法包括近液相线保温法、蛇形通道法和随流半固态成形技术（SSMF）。这些方法都围绕半固态浆料的制备及其直接成形展开，为获得可用于加工的固液混合体系提供不同的工艺路径。

流变成形具有加工温度较低、凝固收缩较小和充型较平稳等特点，并允许成形件接受热处理。由于浆料可直接用于加工，其工艺路线省去铸锭和制坯环节。该技术也具有净成形、高质量、高性能、低能耗和低成本等工艺特点。

流变成形可用于交通运输、航空航天、新能源汽车和通讯等领域。在汽车及新能源汽车制造场景中，其用途属于半固态金属零件成形范畴；在航空航天、通讯和其他交通运输领域，该技术同样以固液混合浆料直接制造成形件。

半固态流变成形于20世纪70年代初由美国麻省理工学院提出。此后，相关研究围绕金属熔体如何形成固液共存浆料，以及浆料如何与成形加工直接衔接展开，并发展出近液相线保温法、蛇形通道法和随流半固态成形技术等具体方法。