图1.2 机械搅拌法示意图

1.3.2 电磁搅拌法

随着工业生产的要求在不断提高，那么机械搅拌法的众多劣势有暴露出来,比如工作设备移动不便、操作复杂导致其生产效率低下,电磁搅拌法应运而生。

电磁搅拌方式为非接触式搅拌（如图1.3所示），可以防止浆料因搅拌叶片的腐蚀磨

图1.3 电磁搅拌法示意图

损而受到污染。其原理是：在熔融金属中产生旋转磁场以产生感应电流，并且在洛伦兹力的作用下熔融金属相对流动，使得熔融金属处于旋转状态。[11]这打破了主粮，同时从根本上避免了搅拌棒的损失。电磁搅拌法的特点是获得的浆料纯净，搅拌效果好，不会卷入气体杂质的同时产量相对较大。因此，电磁搅拌方法是目前工业生产中使用的主要方法之一。但是由于交变电流的集肤效应使得电磁感应力从熔池边界到熔体中心会逐渐衰减，并且当熔体四周有凝固外壳形成时，搅拌效果大大降低，因此电磁搅拌方法不适用于制备大尺寸的半固态金属材料。同时，这种方法的缺点是消耗大量的能量，设备结构复杂，成本高。

1.3.3 应变诱发熔体激活法

虽然许多生产过程中都在使用电磁搅拌法，但该方法仍然存在着一些缺点，比如说投入成本高昂，生产工艺难度大。为了克服电磁搅拌法的那些缺点,研究者们发明了应变诱发溶化激活技术(SIMA)。应变诱发溶体激活法是先将金属原材料进行一定变形量的塑性变形之后，使其组织具有拉伸变形结构，然后重新加热至固相与液相共存的温度状态并保温。[12]在加热升温的过程中，原料先发生回复和再结晶，然后部分融化成为液相，融化的液相渗入晶界中，使得固相晶粒均匀地分散在液相基体中，从而形成半固态浆料。该方法对制造不锈钢、工具钢、铜合金系列具有其独特的优越性。

1.3.4 粉末冶金法

粉末冶金法是将纯金属粉末和共晶组织金属粉末均匀压实，然后加热到半固体温度范围并保持一段时间。由于温度的上升，金属原子之间会发生不同程度的碰撞，从而获得尺寸均匀细小的非枝晶组织。

由于粉末冶金法是以工业粉体为原料，将胚料与成型过程融为一体，所以这种方法的过程控制简便，生产效率高。[13]其晶粒尺寸主要取决于原始粉体的形状、尺寸等参数。但是由于目前粉体制备的现有技术水平不适合于制作半固态材料，所以通过粉末冶金法来制作半固态材料的实际应用发展较为缓慢。

1.4 半固态金属的成形工艺

1.4.1半固态塑性加工

半固态塑性加工最常用的工艺为半固态锻造、半固态挤压和半固态轧制等，这些方法均是原料呈半固态状态进行塑性加工。

（1） 半固态锻造

半固态锻造（如图1.4）首先是获得半固态的胚料，该坯料是呈加热至50%左右体积的液相。[14]然后将坯料在锻造模中压缩变形，从而获得目标性能尺寸的产品的加工方法。它既含有固态成型中的一些工艺又有液态成型的部分工艺方法。[15]因此半固态锻造可以用来加工不容易变形的半固态材料，同时可以获得相对复杂的形状轮廓。