半固態成型技術是20世紀70年代由美國麻省理工學院Flemmings教授根據球狀非枝晶的奇異特性而研究開發出來的。半固態成型技術因其突出的強化效果而受到廣大科技工作者的關注，成為近年來研究的熱點之一。
半固態成型技術包括觸變鑄造、觸變鍛造、半固態軋制和射鑄成型幾種工藝，但套用最廣的是觸變鑄造。觸變鑄造是指把經在固-液溫度區間攪拌的金屬先製成非枝晶淀料，然後根據所做零件的大小截成小的坯料，再將坯料重新加熱到半固態溫度後壓入模具的方法。
基本介紹
- 中文名：半固態成型
- 研製單位：美國麻省理工學院
- 研製時間 ：20世紀70年代
- 研發人：Flemmings
半固態組織的形成機理：
（1）枝晶斷裂機制
在合金的凝固過程中，當結晶開始時晶核是以枝晶方式生長的。在較低溫度下結晶時，經攪拌的作用，晶粒之間將產生相互碰撞，由於剪下作用致使枝晶臂被打斷，這些被打斷的枝晶臂將促進形核，形成許多細小的晶粒。隨著溫度的降低，這些小晶粒從薔薇形結構將逐漸演化成更簡單的球形結構。
（2）枝晶熔斷機制
在劇烈的攪拌下，晶粒被捲入高溫區後，較長的枝晶臂容易被熱流熔斷，這是由於枝晶臂根部的直徑要比其它部分小一些，而且二次枝晶臂根部的溶質含量要比它表面稍微高一些，因此枝晶臂根部的熔點要低一些，所以攪拌引起的熱擾動容易使枝晶臂根部發生熔斷。枝晶碎片在對流作用下，被帶入熔體內部，作為新的長大核心而保存下來，晶粒逐漸轉變為近球形。
（3）晶粒漂移、混合—抑制機制
在攪拌的作用下，熔體內將產生強烈的混合對流，凝固過程是就在激烈運動的條件下進行，因而是一種動態的凝固過程。結晶過程是晶體的形核與長大的過程，強烈的對流使熔體溫度均勻，在較短的時間內大部分熔體溫度都降到凝固溫度，再由於成分過冷，熔體中存有大量的有效形核質點，在適宜條件下能以非均勻形核的方式形成大量晶核，而混合對流引起的晶粒漂移又極大的增大了形核率。然而在長大過程中，強烈的混合對流則極大的改善了熔體中的傳熱和傳質過程，對晶體的生長起到了強烈的抑制作用。
由於混合對流作用，使得熔體的溫度和成分相對均勻。所謂的混合—抑制機制正是指這種環境不利於擇優生長，或者說這種生長方式受到了強烈地抑制，而只能選擇各個方向長大，於是獲得了球狀的非枝晶組織。
（4）枝晶彎曲機制
Vogel和Doherty等人認為枝晶臂在流動應力作用下會發生彎曲，並且位錯的產生將導致塑性變形的產生。在固相線以上溫度時，位錯間發生攀移並且互相結合形成晶界，當相鄰晶粒的取相差超過20晶粒晶界能超過固液界面能的兩倍，液體就將潤濕晶界並沿著晶界迅速滲透，從而使枝晶臂與主幹分離。
