铝镁合金半固态成形理论与工艺技术

　　《铝镁合金半固态成形理论与工艺技术》金属材料半固态成形技术是一种在介于普通铸造（纯液态）和锻造（纯固态）之间的短流程近净成形工艺。针对节能减排对汽车轻量化加工的迫切需求，结合作者多年来在承担国家“863”、“973”、德意志科研联合会重大基础研究项目（DFG-sFB289）和北京市自然科学基金等所取得的部分研究成果，以典型轻质金属材料——铝合金和镁合金为研究对象，论述了半固态成形技术基本工艺、常用半固态金属及复合材料组织性能、金属材料在半固态下的本构模型。重点阐述了基于半固态成形理论开发的A356铝合金复杂零件半固态感应加热和触变锻造成形工艺以及模拟技术；详细介绍了铝镁合金双层复合管半固态多坯料挤压成形工艺，包括不同形状半固态坯料制备、半固态加热及组织性能分析、双层管半固态共挤压成形数值模拟等。另外，还介绍了第11届合金及复合材料半固态加工国际学术会议展品情况。《铝镁合金半固态成形理论与工艺技术》可为高等院校师生、研究院所研究人员，以及从事有色金属及复合材料加工的企事业单位工程技术人员在材料制备、成形加工等方面提供阅读参考。

　　王开坤，男，1968年生，Dr.-Ing.2003—2005年获德意志政府学术中心DAAD博土奖学金，国家公派德国亚琛工业大学塑性成形研究所留掌，师从德国工程院院长R.Kopp教授。2006—2008年清华大学机械系博士后。2010年起受聘为北京科技大学材料学院三级教授岗，博士生导师。国家863计划项目专家，中国国际工程咨询公司咨询专家，全国半固态加工技术学术委员会委员，第11届合金及复合材料半固态加工国际学术会议（$2P2010）大会秘书长。德国塑性工程学会会员（VBF）。　长期从事先进材料制备及加工技术的研究开发工作，特别是金属材料短流程（半固态）成形技术（锻造、挤压、压铸）、先进颗粒增强金属基复合材料制备与成形加工、高性能电子封装材料制备与近净成形技术、高性能板带材成形与开发。主持和承担了包括国家863计划、973计划、德意志科研联合会（DFG）重大基础研究项目（SFB289）子项目、中电集团技术创新基金重点项目、北京市自然科学基金等项目20余项。已发表高水平学术论文50余篇，其中被SCI／EI／ISTP收录30篇。获得国家各类发明专利8项。

前言
第1章绪论
1.1轻金属在汽车工业中的应用
1.2半固态成形技术及其成形方法
1.2.1半固态成形技术
1.2.2半固态成形方法
1.3半固态浆料的制备方法及组织形成机理
1.3.1半固态浆料的制备方法
1.3.2半固态组织形成机理
1.4半固态加工技术的国内外研究进展
参考文献
第2章半固态成形用铝镁合金及颗粒增强复合材料
2.1　半固态成形铝合金的材料及性能
2.1.1　半固态成形铝合金的材料及力学性能
2.1.2　半固态成形A356铝合金的组织性能
2.2　半固态成形镁合金的材料及性能
2.2.1　半固态成形镁合金的材料及力学性能
2.2.2　半固态成形镁合金的组织性能
2.3　颗粒增强金属基复合材料及其半固态成形
2.3.1　有色金属合金的强化方法
2.3.2　SiCp/Al复合材料的制备方法
2.3.3　SiC增强A356铝合金复合材料的半固态加工
参考文献
第3章　金属材料在半固态状态下的本构模型
3.1　半固态金属材料的物理参数
3.2　金属材料在半固态状态下的单相模型
3.2.1　数值模拟中的数学模型
3.2.2　触变性对T形模具充型的影响
3.2.3　单相模拟的局限性
3.3　半固态加工建模的双相法
3.3.1　用两相模型建模
3.3.2　数学模型
参考文献
第4章　A356 铝合金半固态感应加热及复杂零件触变锻造成形
4.1　感应加热的原理
4.2　感应加热中功率选择的准则和坯料加热方式
4.2.1　感应加热中功率选择的准则
4.2.2　加热坯料的放置方式
4.3　A356 铝合金的感应加热及分析
4.3.1　控制程序
4.3.2　A356铝合金感应加热结果
4.3.3　半固态感应加热热能参数分析
4.4　A356铝合金的触变锻造
4.4.1　触变锻造设备及其控制程序
4.4.2　A356铝合金的触变锻造过程
4.5　复杂零件触变锻造成形中的液固相分离
4.5.1　零件下双杯和法兰连接处的偏析状况
4.5.2　法兰中的液固相偏析
4.6　断口分析
4.6.1　断口试样的制备
4.6.2　断口扫描电镜分析
4.6.3　半固态金属断裂的力学模型研究
4.6.4　液相体积分数对断裂机理的影响
参考文献
第5章　复杂零件触变锻造成形的有限元模拟
5.1　有限元模拟技术在半固态成形中的应用
5.2　金属塑性成形专用商业有限元软件Larstran / Shape简介
5.3　用Larstran /Shape软件建立触变锻造模拟的模型
5.3.1　基本假设
5.3.2　边界条件
5.3.3　提高计算效率的策略
5.4　两种不同触变锻造成形工艺中的金属流动行为
5.4.1　镦粗 +复合挤压的有限元模拟
5.4.2　镦粗 + 挤压的有限元模拟
5.4.3　两种不同触变锻造成形工艺中浆料流动的比较
5.5　A356铝合金零件的触变锻造与其模拟结果比较
5.5.1　标准零件的触变锻造结果及其与模拟结果的比较
5.5.2　非标准零件的触变锻造结果及其与模拟结果的比较
参考文献
第6章　铝镁合金双层复合管半固态多坯料挤压成形
6.1　双层复合管的应用及制备技术概述
6.1.1　双层复合管的应用现状
6.1.2　双层复合管常用制备技术
6.2　铝镁合金棒状和环状半固态坯料的制备
6.2.1　A356铝合金半固态坯料的制备
6.2.2　AZ91镁合金半固态坯料的制备
6.3　棒状和环状坯料半固态的二次加热与微观组织
6.3.1　A356铝合金坯料的二次加热
6.3.2　AZ91镁合金坯料的二次加热
6.4　双层复合管半固态多坯料挤压成形模具设计
6.4.1　制坯模的设计与优化
6.4.2　双层复合管半固态共挤压成形模具的设计
6.5　双层复合管半固态多坯料挤压成形界面的结合原理
参考文献
第7章　双层复合管半固态多坯料挤压成形有限元模拟
7.1　有限元仿真软件ABAQUS简介
7.2　双层复合管有限元模拟模型的建立
7.2.1　双层复合管多坯料挤压成形有限元模型化
7.2.2　加载方式、边界条件和接触关系的建立
7.3　双层复合管不同挤压成形方式的有限元模拟及分析
7.3.1　双层复合管正挤压成形方式的模拟及分析
7.3.2　双层复合管反挤压成形方式的模拟及分析
7.3.3　双层复合管带芯轴挤压成形方式的模拟及分析
7.4　三种挤压成形方式的比较
参考文献
第8章　等体积流量法在触变锻造成形流动前沿中的应用
8.1　流动前沿的设计
8.2　使用平锻模和带有16°角的锻模进行工步挤压
8.2.1　使用平锻模进行工步挤压
8.2.2　使用带有16°角的锻模进行工步挤压
8.3　使用平锻模和带有16°角的锻模进行镦粗
8.3.1　使用平锻模镦粗
8.3.2　使用带有16° 角的锻模进行镦粗
8.4　触变锻造流动前沿研究结果讨论
参考文献
附录　第11届合金及复合材料半固态加工国际学术会议展品介绍