伯樂智能聯合上海交大發表鎂合金半固態研究論文
半固態注射成型(thixomolding)工藝，作為鎂合金綠色制造的新星，正逐步在3C產品、新能源汽車等領域綻放光彩。該工藝通過加熱金屬至半固態，利用剪切力破壞樹枝晶，確保液相中初生固相以近球形、等軸狀且細小的形態均勻分布，再通過高速凝固獲得細晶材料。相較于傳統壓鑄，半固態注射成型不僅加熱溫度更低，還無需保護氣體，節能與環保效果顯著。
新興技術引領綠色制造
近期，上海交通大學曾小勤教授團隊攜手伯樂智能裝備股份有限公司，針對AZ91D鎂合金的半固態注射成型工藝展開了深入研究。研究團隊利用伯樂智能的MTX300E設備，在580℃至640℃的溫度范圍內，分析了不同注射溫度下鎂合金的微觀組織特征與強塑性機制。
【伯樂智能作為該SCI論文的共同完成單位】
研究成果以《The effect of hierarchical cell structure and internal pores on the mechanical properties of thixomolded AZ91D magnesium alloy》為題，于2024年6月在中國知網首發。文章第一作者為上海交通大學材料學院的谷立東博士，共同作者包括曾小勤教授、尚曉晴助理教授及鄧俊均研發總監等。
研究內容及成果
不同溫度下半固態注射成型AZ91D的流動性與顯微組織
研究團隊用伯樂智能MTX300E設備，在580℃-640℃間選7種溫度制備樣品。結果顯示，注射溫度越高，固相率越低，流動性越好。580℃時固相率43.8%，610℃降至5.1%。雖液態流動性更佳，但半固態因避免傳統壓鑄的不利影響，在某些制造中更具優勢。
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不同溫度下半固態注射成型AZ91D鎂合金的固相率
不同注射溫度的半固態AZ91D鎂合金的力學性能變化
鎂合金屈服強度隨注射溫度提高而增高，抗拉強度和延伸率先增后減。620℃時綜合性能最佳，屈服強度170MPa，抗拉強度273MPa，延伸率7.2%。半固態AZ91D合金由多層級胞狀組織構成，高強度源于細小晶粒。液相區晶粒約5μm，提供細晶強化。組織均勻，無各向異性。
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不同注射溫度的半固態AZ91D合金的多層級胞狀組織
不同注射溫度的半固態AZ91D合金的凝固組織
高分辨XCT技術研究顯示，低注射溫度時，高固相率導致觸變特性，孔隙形成與初生固相比例相關，過多固相致孔隙填充差，易產生細長撕裂缺陷。高注射溫度時，樣品出現缺陷帶，含大量不規則孔隙。640℃時獨立孔隙最多。620℃下AZ91D合金主要缺陷為縮孔。
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不同注射溫度的半固態AZ91D合金的內部缺陷
多層級胞狀結構細觀變形的晶體塑性仿真結果
最終，通過全場晶體塑性仿真，分析了AZ91D合金(含多層級胞狀組織)的微觀變形。初始粗晶無論軟硬取向均不承受高應力，固相率增高導致合金強度下降，但適量初始粗晶有利于增強塑性。
前沿技術引領制造業綠色轉型
本研究系統探究了半固態注射成型AZ91D鎂合金的顯微組織特征與力學性能，闡明了工藝參數與材料性能之間的構效關系，為該技術在工業應用中的工藝優化與性能提升提供了理論依據和實踐指導。
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