一般选取触变成形并采用压力加工的方式， 如压铸、挤压、锻造、乳制等，其成形过程主要是在压力作用下完成，本发明采用热压缩的方 式进行粘度测量，更贴近金属半固态浆料的实际成形过程，测量的粘度结果可直接用于触 变成形金属半固态浆料充型性能、流变特性的研究和分析，测量结果具有较高的应用价值。
[0026] 3)本发明借助目前商业上已成熟应用的热力模拟试验机进行高固相率金属半固 态浆料粘度测量，充分利用该设备的升温速率快、测量精度高、变形速率方便可调、操作方 便等技术优势，可获得各个固相分数、剪切速率下的粘度结果，无需开发专门设备，节省大 量人力物力。
[0027] 4)本发明可同时获得高固相率金属半固态浆料的力学性能结果（应力-应变关 系）和粘度结果，为材料本构模型和粘度模型的建立带来很大的便利，模型之间可相互比 较验证，对分析其流变学行为具有重要的意义。
[0028] 下面通过附图和【具体实施方式】对本发明做进一步描述，但并不意味着对本发明保 护范围的限制。
【附图说明】
[0029] 图1是本发明实施例1中热力模拟试验机测量的原始数据和压力位移曲线。
[0030] 图2是本发明实施例1测得的319铝合金固相分数为60%时的粘度值随剪切速率 变化曲线。
【具体实施方式】
[0031] 下面以319铝合金半固态坯料为例来说明本发明半固态浆料粘度的测量方法。
[0032] 本实施例测量工业用319铝合金半固态坯料的表观粘度，其成分（重量百分比） 为5丨：5.75%，(：11 :2.88%，]\%:0.31%，11:0.04%，211:0.01%，其余为厶1。热压缩设备为 Gleeble-1500数控热力模拟试验机。
[0033] 具体步骤如下：
[0034] 1)粘度测量试样制备
[0035] 在319铝合金半固态坯料是取样并加工成直径Φ IOmm高15mm的圆柱试样，试样 圆柱面1/2高度处钻取直径2mm深2mm的小孔，用于热压缩实验中放置测温用热电偶，得粘 度测量试样；
[0036] 2)热压缩及数据记录
[0037] 将步骤1)制备的粘度测量试样水平放置在热力模拟试验机夹头中间并保证粘度 测量试样与夹头对中，粘度测量试样端面和夹头之间放置石墨片做润滑剂。热力模拟试验 机夹头施加较小的压应力，以固定粘度测量试样并防止粘度测量试样脱落。将热力模拟试 验机测温热电偶插入粘度测量试样圆柱面上预设的直径2_深2_的小孔，然后开始热压 缩实验。首先将试样快速加热至500°C，升温速率为15°C /s，再以1°C /s的升温速率将试 样加热至554°C，然后保温30s，得金属半固态浆料试样，其固相分数为60%。保温结束后对 该金属半固态浆料试样进行压缩变形，变形速率为IOs \工程应变60%。压缩变形中，热力 模拟试验机数字控制系统记录变形过程中的温度、时间、压头压力及行程，测量原始数据和 压力位移曲线见表1和图1。
[0038] 表1测量原始数据
[0040] 3)数据修正和粘度计算
[0041] 测量得到的压力数值通过公式（1)进行修正：
[0043] 其中，F是修正后的压力，P是修正前的压力，R和h是试样瞬时半径和高度，μ为 摩擦系数；
[0044] 修正后的压力值F通过关系式（2)转换为高固相率金属半固态浆料的粘度η。
[0046] 式中F为压力，η为粘度，5T为试样体积，dh/dt为压头速度。
[0047] 对应的金属半固态浆料剪切速率由公式（3)计算得到：
[0049] 式中心t为剪切速率，R为试样半径，h为试样瞬时高度，dh/dt为压头速度。
[0050] 由此，就得到了 319铝合金固相分数为60%时，不同剪切速率下的粘度值，测量结 果见图2所示。
[0051] 本发明的粘度测量方法，可适用于半固态固相分数在40%~80%之间的金属半 固态浆料的粘度测量，包括铝合金、镁合金、钛合金、铜合金等半固态浆料，并且可获得更加 精确地粘度测量结果。
[0052] 尽管这里已详细列出并说明了优选实施实例，但是本领域技术人员可知，可在不 脱离本发明精髓的情况下进行各种结构调整和控制参数搭配，这些内容都被认为处于权利 要求所限定的本发明的范围之内。
【主权项】
1. 一种高固相率金属半固态浆料粘度的测量方法，包括如下步骤：采用热力模拟试验 机对高固相率金属半固态浆料进行压缩变形，获得其变形过程的应力-应变曲线，然后对 测量结果进行修正并用数学公式换算出金属半固态浆料的粘度。2. 根据权利要求1所述的高固相率金属半固态浆料粘度的测量方法，其特征在于：包 括如下具体操作步骤： 1) 粘度测量试样制备： 在金属半固态坯料上取一个圆柱试样，在圆柱试样1/2高度处钻取小孔； 2) 热压缩及数据记录： 将测量试样水平放置在热力模拟试验机夹头中间并使试样与夹头对中，试样端面和夹 头之间放置石墨片做润滑剂；热力模拟试验机夹头施加压应力，固定试样并防止试样脱落； 将热力模拟试验机测温热电偶插入测量试样上预设的小孔，然后开始热压缩实验；采用电 阻加热的方式对试样进行加热，升温方式采用两段式，首先将试样快速加热至低于固相线 温度30~50°C，升温速率彡10°C/s，再缓慢加热试样到半固态区间温度，升温速率为1°C/ s~5°C/s，然后保温10s~60s，得到金属半固态浆料试样，对金属半固态浆料试样进行压 缩变形，记录变形过程中的温度、时间、压头压力及行程； 3) 数据修正和粘度计算 对所测的压力进行摩擦修正，修正后的压力值通过公式转换为高固相率金属半固态浆 料的粘度，并计算出对应的金属半固态浆料变形剪切速率。3. 根据权利要求2所述的高固相率金属半固态浆料粘度的测量方法，其特征在于：所 述的圆柱试样的直径为6~15mm，高度为6~20mm，并且试样高度与直径的比值在1~1. 5 之间。4. 根据权利要求2所述的高固相率金属半固态浆料粘度的测量方法，其特征在于：所 述的小孔的直径为2~3_，深为1~3_。5. 根据权利要求2所述的高固相率金属半固态浆料粘度的测量方法，其特征在于：金 属试样的半固态固相分数在40%~80%之间。6. 根据权利要求2所述的高固相率金属半固态浆料粘度的测量方法，其特征在于：在 压缩变形时，变形速率为1~20s\工程应变为50 %~80%。
【专利摘要】本发明涉及一种高固相率金属半固态浆料粘度的测量方法，属于金属熔体粘度测量领域。本发明采用热力模拟试验机对高固相率金属半固态浆料进行压缩变形，获得其变形过程的应力-应变曲线，然后对测量结果进行修正并用数学公式换算出金属半固态浆料的粘度，包括：1)粘度测量试样制备；2)热压缩及数据记录；3)数据修正和粘度计算。本发明利用现有的金属材料热力模拟试验机，测定高固相率金属半固态浆料在压缩过程中变形抗力与变形量的定量关系，将修正后的测量结果根据数学转换公式获得其某一剪切速率下的粘度值。
【IPC分类】G01N11/00, G01N1/28
【公开号】CN105300837
【申请号】CN201410291204
【发明人】张帆, 朱强, 胡小刚, 李大全, 和优锋
【申请人】北京有色金属研究总院
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2014年6月25日