1半固態(tài)成形工藝半固態(tài)成形的工藝過程），是將經(jīng)攪拌等工藝獲得的半固態(tài)漿體坯料在保持其半固態(tài)溫度的條件下直接進行半固態(tài)成形（a）。由于半固態(tài)金屬漿液的保存和輸送很不方便，因而這種成形方法投入實際應用的較少。R.Shibata等人直接在壓鑄機壓室中用電磁攪拌方法制備半固態(tài)合金漿液，然后將其擠入模具型腔成形。用此法制成的鋁合金鑄件的力學性能較擠壓鑄件高，而與半固態(tài)觸變成形的性能相當1‘觸變鑄造或稱觸變成形（Thixofoming），是將經(jīng)攪拌等工藝獲得的半固態(tài)坯料冷卻凝固后，按所需尺寸下料，再重新加熱至半固態(tài)溫度，然后放入模具型腔中進行成形加工（b）。由于半固態(tài)金屬坯料的加熱、輸送很方便，并且成形過程容易控制，便于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，因此半固態(tài)合金觸變成形是當今半固態(tài)鑄造的主要工藝方法。
2半固態(tài)成形專用原材料的生產(chǎn)半固態(tài)成形工藝采用特殊方法生產(chǎn)所需組織結(jié)構(gòu)的坯料。對于鋁合金而言，一般使用對凝固過程中的液態(tài)金屬進行電磁攪拌的方法獲得具有均勻的較為細小的球狀等軸晶粒的冶金組織，因此，凡是可使錠坯獲得這種組織的鑄造方法或其他方法皆可用于生產(chǎn)該坯料。
目前可生產(chǎn)這種坯料的工藝主要有6種，但只有前兩種進入了商業(yè)化生產(chǎn)階段。①電磁流體動力學鑄造法，即電磁攪拌法；②應變?nèi)刍ǎ虎蹤C械攪拌法；④化學晶粒細化法；⑤形變熱處理法；⑥奧斯普雷法。
2.1電磁攪拌法首先使用電磁攪拌法生產(chǎn)半固態(tài)加工錠坯的是美國阿盧馬克斯工程金屬工藝公司（AEMP），它于1978年鑄出了符合要求的圓錠。目前，美國阿盧馬克斯鋁業(yè)公）的霍利山（Mt.Holly）鋁廠和英塔爾科（Intalco）鋁廠可用立式鑄造法和橫向鑄造法生產(chǎn)直徑75mm（3“）和150mm（6”）的MHDC圓錠，供世界各國半固態(tài)成形加工廠用。
為電磁攪拌鑄造法示意圖。電磁感應線圈產(chǎn)生的電磁場對凝固著的鋁熔體進行強力攪拌，將結(jié)晶的樹枝狀晶的“枝”與“叉”打落，以形成球狀等軸晶粒組織。控制電磁場強弱、電磁線圈高度、鑄造速度、冷卻強度等工藝參數(shù)，就可控制晶粒大小。
*印飛，上海交通大學材料科學與工程學院，上海市華山路1954號（200030）半固態(tài)鑄造鋁合金材料的研究現(xiàn)狀帶外部轉(zhuǎn)子的電磁流變鑄造機示意。分流盤2.結(jié)晶器3.鋁熔體4.凝固著的鋁熔漿5.半固態(tài)鋁錠6.鑄造機錠座7.冷卻水8.轉(zhuǎn)子電磁鐵永久磁鐵轉(zhuǎn)子流變鑄造機不但可鑄圓錠，而且能鑄扁錠、方錠、空心錠等。另外，還具有如下的優(yōu)點：轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單體積也不大，可安裝在現(xiàn)有連續(xù)或半連續(xù)鑄造機上，改造工作量很小；轉(zhuǎn)子感應器可設計制造得相當高，例如可高達700mm，攪拌時間有所延長，使鑄造組織得到進一步的改善；每噸錠平均電能消耗2kW，因為磁場是由永久磁鐵產(chǎn)生的，無任何有效功與無效功損失，功率因素非常接近1，設備造價極低。
流變鑄造錠坯晶粒細小、組織均勻，幾乎不存在疏松與顯微氣孔，力學性能高。為半固態(tài)鑄造件的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)與高的重現(xiàn)性創(chuàng)造了先決條件。電磁攪拌鑄造錠的晶粒尺寸一般可達60為細小的適合半固態(tài)鑄造的球狀等軸晶粒；常規(guī)半連續(xù)水冷錠的晶粒尺寸一般為100~400為粗大的柱狀樹枝晶。
2.2應變?nèi)刍姶艛嚢枇髯冭T造只能鑄造直徑較大的錠坯，成形幾百克以上的較重零件，也就是說，直徑<40mm的圓棒不能用鑄造法進行商業(yè)化生產(chǎn)。半固態(tài)鑄造幾十克重的零件必須用直徑小的半固態(tài)坯料。目前，在工業(yè)生產(chǎn)中，這種坯料是用應變?nèi)刍ㄉa(chǎn)的3.該法的工藝流程為，對熱擠壓或熱軋的直徑較大的棒材施加相當大的冷變形，然后把它加熱到固相線與液相線之間的某一溫度，即固一液狀態(tài)，保溫一定時間，凝固后就可形成非樹枝狀的半固態(tài)組織。這種獲得細小球狀等軸晶粒組織的工藝，目前還不能從理論上獲得圓滿的解釋，但一般認為是由于恢復與再結(jié)晶的結(jié)果。
當冷變形相當大時，就會發(fā)生恢復與再結(jié)晶過程，形成新的晶界。若晶界能大于固一液界面能的2倍，這種界面就是大角晶界的表面，液相會進入這些晶界，大的晶粒的碎化，形成細小的晶粒。在原來的樹枝狀晶粒碎化的同時，尖銳的凸起部分熔化，由于擴散作用，凹處則發(fā)生凝固，于是液相基體結(jié)晶成細小的球狀等軸晶粒組織。
試驗用SIMA法獲得的AlSi6合金晶粒的平均尺寸約為40比電磁攪拌流變鑄造的晶粒（通常平均尺寸為60，um左右）小得多。若冷卻變形率更大一些，晶粒平均尺寸可<25m.不過，在固一液區(qū)的保溫時間不宜過長，否則晶粒會聚集長大，通常，保溫時間不大于2.3機械攪拌法機械攪拌法most早用于流變鑄造生產(chǎn)，但目前在工業(yè)生產(chǎn)中很少采用，大多用于試驗工作，雖然簡單易行，但工藝參數(shù)不易控制，很難保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。錠坯的晶粒尺寸較大，一般為200rtn左右。此法的另一不足之處是有運動器械與高溫熔體接觸，且能量消耗也較大。
2.4化學晶粒細化法化學晶粒細化法是添加晶粒細化劑或變質(zhì)劑，增加外來晶核數(shù)目與改變結(jié)晶方式來細化晶粒與改善結(jié)晶組織，使生產(chǎn)的錠坯適合于半固態(tài)鑄造。德國已用此法生產(chǎn)半固態(tài)材料錠坯。通常，向變形鋁合金中添加A-Ti-B中間合金來細化晶粒，而鑄造鋁合金則多用Al-Sr中間合金進行變質(zhì)處理。
2.5形變熱處理法形變熱處理晶粒細化法是對熱加工的鑄造材料施加一定量的冷變形，而后把它加熱到再結(jié)晶溫度以上的某一溫度，保溫適當?shù)臅r間，通過恢復與再結(jié)晶，形成適合于半固態(tài)加工的細小的球狀等軸晶粒組織。形變熱處理細化晶粒法與SIMA法的基本區(qū)別是，前者的加熱溫度低，僅比合金的再結(jié)晶開始溫度高30°C左右；而后者的加熱溫度則相當高，應比合金的固相線溫度高幾度。
2.6奧斯普雷法奧斯普雷法又稱噴射沉積法，也可用于生產(chǎn)半固態(tài)坯料。熔融合金通過氣體（氮或氬）霧化成液滴流，以一定的速度沖向下方的成坯盤，直徑約100m的液珠在向下運動過程中，受到惰性氣體流的冷卻，表面溫度迅速下降。發(fā)生凝固，形成外殼，而沉積時由于撞擊，外殼破裂，內(nèi)部正在結(jié)晶的樹枝晶破碎，形成非常細小的球狀等軸晶粒，其尺寸比原來的液滴小得多。
特種鑄造及有色合金2002年壓鑄專刊安徽省六安市紅外工業(yè)電爐廠地址：安徽省六安市鼓樓街大棚場5號為了保證半固態(tài)壓鑄生產(chǎn)的連續(xù)進行，模具溫度應保持在一定范圍內(nèi)。因此，每一個壓鑄循環(huán)，金屬傳給模具的熱量Qa與模具導出的熱量Q出應保持平衡：因為半固態(tài)金屬的凝固熱量比液態(tài)金屬小的多，所以，模具冷卻強度（包括追加冷卻、自然散熱、噴涂等）要比液態(tài)壓鑄時小。通過試驗還證明，提高充型速度，縮短填充時間有利于提高鑄件表面品質(zhì)。
為半固態(tài)壓鑄的汽車空調(diào)器渦輪、空壓機連桿和水泵蓋體零件的毛坯外形照片。可以看出，材料的半固態(tài)成形性能良好，壓鑄件的外形輪廓清晰。我們對半固態(tài)制品進行了進一步分析測試，結(jié)果所有的半固態(tài)壓鑄零件都通過了X射線探傷檢查。
