鎂合金液態(tài)壓鑄技術(shù)的應(yīng)用長期面臨著多重挑戰(zhàn)，鎂合金需發(fā)展更為安全、環(huán)保且可靠的成型技術(shù)，以滿足日益增長的輕量化制造需求。半固態(tài)成型技術(shù)作為一種介于液態(tài)和固態(tài)之間的新型成型方法，由Flemmings等在1970年代提出。起初，有研究者嘗試通過改進(jìn)傳統(tǒng)壓鑄工藝，即用半固態(tài)流變壓鑄技術(shù)來制備AZ91D鎂合金，然而鎂仍然易與空氣接觸并氧化，導(dǎo)致漿料在轉(zhuǎn)運(yùn)至壓室的過程中形成夾雜缺陷，無法適應(yīng)大規(guī)模批量生產(chǎn)。所以研究人員轉(zhuǎn)而探索能否借鑒注塑成型工藝制造鎂合金構(gòu)件，利用鎂合金與鐵之間相對較弱的親和力，使得鋼制螺桿及機(jī)筒能夠滿足鎂合金的成型要求。因此，半固態(tài)注射成型技術(shù)（Thixomolding）應(yīng)運(yùn)而生，又稱觸變注射成型技術(shù)，如今已成為全球鎂合金構(gòu)件最具前景的綠色制造技術(shù)之一。

鎂合金半固態(tài)注射成型工藝的原理與優(yōu)勢

鎂合金半固態(tài)注射成型工藝屬于觸變鑄造技術(shù)（Thixocasting）。首先，從鎂合金錠材上切削大小如米粒般的鎂合金粒子作為原材料，在重力或負(fù)壓作用下，鎂合金粒子從料斗進(jìn)入機(jī)筒；機(jī)筒內(nèi)，螺桿的旋轉(zhuǎn)配合外部加熱器提供的熱量，使鎂合金顆粒在向前輸送的過程中被加熱和剪切；在機(jī)筒中部，鎂合金受螺桿壓縮段擠壓產(chǎn)生熱塑性變形，實(shí)現(xiàn)密實(shí)化；當(dāng)?shù)诌_(dá)螺桿前端的儲料段時(shí)，鎂合金顆粒已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)椴糠秩廴跔顟B(tài)且含有球形固相的半固態(tài)漿料，這種漿料具備出色的流動(dòng)性和充型性；隨后，該漿料通過噴嘴高速注入模具中，在高速高壓下快速冷卻凝固，從而形成具有一定形狀和尺寸的零件。注射完成后，噴嘴的最前端降溫形成冷塞以實(shí)現(xiàn)自密封，從而在不需要保護(hù)氣體且不需要完全熔化的條件下完成連續(xù)式成型作業(yè)。

鎂合金半固態(tài)注射成型技術(shù)相比傳統(tǒng)液態(tài)壓鑄，具有以下優(yōu)勢：a.安全性高；b.環(huán)境友好；c.氧化夾雜少；d.卷氣缺陷少；e.力學(xué)性能優(yōu)；f.尺寸精度高；g.模具壽命長；h.材料利用率高；i.產(chǎn)品良率高；j.能耗降低。此外，半固態(tài)注射成型技術(shù)還能有效避免鎂合金在高壓壓鑄過程中產(chǎn)生的預(yù)結(jié)晶現(xiàn)象，顯著改善鎂合金產(chǎn)品的組織特性，成為制造高質(zhì)量鎂合金結(jié)構(gòu)件的關(guān)鍵技術(shù)之一。

鎂合金半固態(tài)注射成型技術(shù)的應(yīng)用

目前，鎂合金半固態(tài)注射成型技術(shù)已在多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，其中，消費(fèi)電子（3C）行業(yè)是首要應(yīng)用領(lǐng)域。半固態(tài)注射成型被廣泛應(yīng)用于筆記本電腦的A/C/D殼制造中，這些作為外觀件的部件對表面質(zhì)量要求高。鎂合金注射成型技術(shù)不僅可實(shí)現(xiàn)薄壁成型，還確保了高直通良率。因此，部分企業(yè)已逐步淘汰傳統(tǒng)壓鑄工藝。此外，該技術(shù)還被應(yīng)用于游戲機(jī)內(nèi)板、VR/AR眼鏡骨架等內(nèi)部構(gòu)件，為電子產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)極致輕薄化提供了有力支持。同時(shí)，如消費(fèi)級無人機(jī)的殼體、散熱內(nèi)板等結(jié)構(gòu)件也開始采用半固態(tài)注射成型工藝，以實(shí)現(xiàn)更高的性能可靠性和輕量化收益。

另一個(gè)新興的半固態(tài)注射成型技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域是汽車領(lǐng)域。當(dāng)前，隨著汽車屏幕數(shù)量的增加和智能化趨勢，對鎂合金結(jié)構(gòu)件在車內(nèi)輕量化方面的需求急劇上升。鎂合金半固態(tài)注射成型技術(shù)能夠制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜、薄壁、輕質(zhì)且尺寸精度高的結(jié)構(gòu)件，如中控屏背板，其設(shè)計(jì)已從單屏演進(jìn)至雙聯(lián)屏、三聯(lián)屏，且最大結(jié)構(gòu)件長度已超過1.5 m。半固態(tài)設(shè)備能力和工藝成型技術(shù)在此領(lǐng)域正不斷突破。國內(nèi)不少結(jié)構(gòu)件制造廠商已從3C行業(yè)向汽車行業(yè)拓展。

越來越多的交通工具結(jié)構(gòu)件從傳統(tǒng)鎂合金壓鑄轉(zhuǎn)向半固態(tài)注射成型工藝生產(chǎn)。如自行車前叉、兩輪電動(dòng)車輪轂以及汽車方向盤等，這些產(chǎn)品對延伸率一般有較高要求。半固態(tài)制造技術(shù)不僅可提升以上部件的可靠性，還能實(shí)現(xiàn)更高的材料利用率。

近2年來，半固態(tài)注射成型技術(shù)已開始向汽車關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用，目前已誕生半固態(tài)減震塔、發(fā)動(dòng)機(jī)下缸體、一體式副車架、儀表盤橫梁支架、新能源電驅(qū)殼體等構(gòu)件，其中，成型毛坯的最大質(zhì)量已突破13.5kg。大型鎂合金半固態(tài)注射成型技術(shù)能夠改善鎂合金構(gòu)件在內(nèi)部缺陷、強(qiáng)韌性、耐腐蝕性等方面的不足。對于大注射量下鎂合金的半固態(tài)注射成型工藝與組織性能，仍需深入研究固相率調(diào)控、組織均勻性控制、凝固缺陷及模流仿真分析等技術(shù)。

鎂合金液態(tài)壓鑄技術(shù)的應(yīng)用長期面臨著多重挑戰(zhàn)，鎂合金需發(fā)展更為安全、環(huán)保且可靠的成型技術(shù)，以滿足日益增長的輕量化制造需求。半固態(tài)成型技術(shù)作為一種介于液態(tài)和固態(tài)之間的新型成型方法，由Flemmings等在1970年代提出。起初，有研究者嘗試通過改進(jìn)傳統(tǒng)壓鑄工藝，即用半固態(tài)流變壓鑄技術(shù)來制備AZ91D鎂合金，然而鎂仍然易與空氣接觸并氧化，導(dǎo)致漿料在轉(zhuǎn)運(yùn)至壓室的過程中形成夾雜缺陷，無法適應(yīng)大規(guī)模批量生產(chǎn)。所以研究人員轉(zhuǎn)而探索能否借鑒注塑成型工藝制造鎂合金構(gòu)件，利用鎂合金與鐵之間相對較弱的親和力，使得鋼制螺桿及機(jī)筒能夠滿足鎂合金的成型要求。因此，半固態(tài)注射成型技術(shù)（Thixomolding）應(yīng)運(yùn)而生，又稱觸變注射成型技術(shù)，如今已成為全球鎂合金構(gòu)件最具前景的綠色制造技術(shù)之一。