半固态

1.定义:

半固态金属是指在温度范围内(通常为液态线以下)，由于局部成分浓度差异形成了类似于颗粒的物体，这些物体在力学上表现出类似于塑性流动的特性。

2. 特点：

(1)微观结构呈现出非晶和结晶相共存状态;

(2)具有高强度、低密度和良好的可加工性

(3)具有较高的成形温度窗口。

1.流变曲线:

半固态金属的流变曲线呈现出明显的非牛顿性质，随着剪切速率的增加，其表观黏度逐渐降低

2.塑性流动行为:

半固态金属在受到外力作用时，会发生塑性流动。这种流动行为与传统金属材料不同，其主要原因是半固态金属微观结构中存在大量的液态区域，在外力作用下这些液态区域会发生形变和移动。

剪切稀化是最常见的一种非牛顿流体行为。其典型特征为：表观粘度随剪切率增大而减小。对于聚合物熔体或溶液，当剪切速率趋于0的时候，它近似于牛顿流体。

1. Ostwald de Waele公式（或称幂律公式）

幂律模型适用于广泛剪切变形速率下的假塑性流体或胀塑性流体。当n<1时，幂律方程反映剪切变稀的假塑性流体（如大多数聚合物，番茄酱等）。

2. Carreau模型

Carreau方程既反映高剪切速率下的假塑性，又反映低剪切速率下的牛顿性。能够描写比幂律方程范围更广的流动性质。

3. Bingham模型

Bingham模型来自Herschel-Bulkley模型，Herschel-Bulkley模型可以描述带有屈服应力的剪切变稀或剪切增稠流体。模型中的流动行为指数n=1的情况下，Herschel-Bulkey模型将退化为Bingham模型，可用来描述宾汉流体。当n<1时，为广义宾汉流体剪切变稀。

4. Ellis模型

Ellis模型表述黏度对剪切应力的模型。α>1对应剪切稀化的行为。

上述这四种非牛顿流态模型，在AnyCasting半固态模块中都有为用户提供。用户可以根据实验的实际数据和结果，进行比对和使用。

AnyCasting软件界面

韩国某压铸企业开发转向横拉杆臂流变压铸工艺。为了进行这项研究和开发，研发团队使用AnyCasting软件的牛顿流动模型。在AnyCasting中，可以使用四种非牛顿模型——Carreau、Bingham、Ellis和幂律——并通过基础实验进行分析，并将其应用于汽车铸件。

项目的前期阶段，研发团队对铸件材质的铸造性能实验，通过比较分析结果发现应用Carreau模型的仿真结果与实验结果非常吻合。

在确认了流动模型的准确性后，研发团队使用AnyCasting软件研究不同的内浇口方案对产品成型性能的影响，确定方案3为最适于充型的浇排设计。

研发团队同时获得了方案3的其它压铸仿真结果，包括困气缺陷预测、氧化物分布以及凝固顺序和收缩缺陷预测。

为了控制收缩缺陷，团队对冷却和铸造设计方法进行了各种改进和模拟。

通过对比各种方案，团队发现改善方案1和3对加工部位的收缩缺陷消除最为有利。

AnyCasting半固态压铸仿真可以使用五种非牛顿流体模型——有效黏度模型、Carreau、Bingham、Ellis和幂律模型。在侧臂件的半固态压铸工艺开发中，应用Carreau模型的仿真结果与实验结果非常吻合。为了控制收缩缺陷，对冷却和铸造设计方法进行了各种模拟，从而得出了最佳的工艺方案设计。

关于上海睿铸科技

上海睿铸科技有限公司专业从事铸造工艺CAE仿真软件和管理软件的销售、培训和咨询服务，是韩国AnyCasting Software Co., Ltd.中国地区资深的授权经销商。

公司团队成员具有15年以上100多家铸造企业AnyCasting软件应用实施的宝贵经验，参与了300多项实际铸造项目的咨询和服务，技术和管理团队均具有工程硕士及以上学位。同时，公司邀请铸造行业包括材料工程、铸造设备、模具设计和生产管理的知名学者和专家作为顾问团队，秉承将先进可靠的信息技术服务于铸造企业的信念，上海睿铸科技竭诚为铸造企业提供优质的软件产品及服务。

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