淺論自己對(duì)超塑性認(rèn)識(shí)

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1、-淺談自己對(duì)于超塑性的理解這學(xué)期新選修了《特種精密成型工藝》這門課程，當(dāng)時(shí)就很好奇什么是特種成型工藝？這些工藝技術(shù)“特種”在什么地方？相比于其他成型工藝，這些工藝“特種”在什么地方？隨著新學(xué)期的開始，課程也就開始了，也慢慢的解決了自己心中的疑問！首先學(xué)到的就是超塑性成型工藝。對(duì)于超塑性成型工藝，除了上課老師講解的，課下我也從網(wǎng)上和其他書中做了許多了解，對(duì)超塑性這種工藝技術(shù)，有了一個(gè)框架。超塑性成型工藝，使得塑性成形工藝更加省力，更加有效率，經(jīng)濟(jì)性更強(qiáng)，它的存在有很重要的意義！一、超塑性技術(shù)的發(fā)展金屬材料的超塑性是指金屬在特定條件(晶粒細(xì)化、極低的變形速

2、度及等溫變形)下，具有更大的塑性。如低碳鋼拉伸時(shí)延伸率只有30~40%，塑性好的有色金屬也只有60~70%，但超塑性狀態(tài)。一般認(rèn)為塑性差的金屬延伸率在100~200%范圍內(nèi)，塑性好的金屬延伸率在500~2000%范圍內(nèi)。早在1920年，德國(guó)W.Rosenhain等人將冷軋后的Zn-Al-Cu三元共晶金的鋁板慢速?gòu)澢臅r(shí)候，發(fā)現(xiàn)這種脆性材料被彎成180°.---而未出現(xiàn)裂紋，它和普通晶體材料大不相同。他們推斷這種負(fù)荷速度有密切依賴關(guān)系的異常現(xiàn)象，可能是由于加工產(chǎn)生了非晶質(zhì)。1934年，英國(guó)C.E.pearson初次對(duì)共晶合金的異常彎曲進(jìn)行了詳細(xì)研究。這種

3、合金的擠壓材料很脆，容易破裂，可是C.E.pearson將其緩慢拉伸，得到了伸長(zhǎng)率為2000%的試樣。很奇怪的是這種慢速大延伸的金屬，在落地實(shí)驗(yàn)中呈脆性斷裂，這是一個(gè)更大的發(fā)現(xiàn)，在當(dāng)時(shí)雖然引起了一部分人的強(qiáng)烈反響，但在第二次世界大戰(zhàn)的卻被擱置了。第二次世界大戰(zhàn)后，前蘇聯(lián)科學(xué)家對(duì)金屬的異常延伸現(xiàn)象進(jìn)行了系統(tǒng)研究，用Zn-Al共析合金在高溫拉伸試驗(yàn)中得到異常的伸長(zhǎng)率，并應(yīng)用于“超塑性”這個(gè)詞匯。1962年，美國(guó)E.E.Underwood發(fā)表了一篇評(píng)論解說性文章，從冶金學(xué)的角度分析了實(shí)現(xiàn)超塑性成形的可能性、條件及基本原理。人們?cè)u(píng)價(jià)這篇文章是超塑性研究的總結(jié)。

4、從此超塑性研究引起了人們?cè)絹碓蕉嗟闹匾?。目前，在我?guó)的超塑性研究領(lǐng)域中，已形成了開發(fā)、應(yīng)用以鋁合金、鈦合金、銅合金為代表的結(jié)構(gòu)合金超塑性材料的熱潮，主要進(jìn)行了三方面的工作：①研究結(jié)構(gòu)合金獲得超塑性的途徑；②探索結(jié)構(gòu)合金超塑性成形工藝規(guī)范；③解決成形工藝關(guān)鍵，并進(jìn)入工藝實(shí)用，其中很大部分曾在航空航天、儀表、電子、輕工、機(jī)械、鐵路等各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)得到了有效的應(yīng)用。二、超塑性的形成機(jī)理關(guān)于超塑性變形機(jī)理目前尚無統(tǒng)一的認(rèn)識(shí).---。有人認(rèn)為在超塑性變形過程中，起支配作用的變形機(jī)理是晶界滑移；也有人認(rèn)為，擴(kuò)散蠕變機(jī)理的作用很大；還有人認(rèn)為，在超塑性變形過程中，伴隨有

5、動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。由于超塑性變形過程中，晶粒的大小和形狀都沒有顯著的變化，大量的變形來自晶間滑移，但同時(shí)，晶間滑移不可能作為獨(dú)立的變形機(jī)理，還必須有其他的變形機(jī)理來相互協(xié)調(diào)配合。擴(kuò)散蠕變機(jī)理是在應(yīng)力場(chǎng)的作用下原子（或空位）發(fā)生定向轉(zhuǎn)移，引起物質(zhì)的遷移和晶體的塑性變形；但若此過程單獨(dú)地進(jìn)行，必然會(huì)引起晶粒沿外力方向伸長(zhǎng)，而這與超塑性變形中晶粒仍基本保持等軸狀也是相矛盾的。動(dòng)態(tài)再結(jié)晶雖然能解釋超塑性變形中等軸晶粒的形成，但是，在通常的熱塑性變形過程中亦有發(fā)生再結(jié)晶，卻不能獲得像超塑性變形那樣的大伸長(zhǎng)率、低流動(dòng)應(yīng)力和表現(xiàn)出對(duì)應(yīng)變速率的高敏感性。所有這些都

6、說明，沒有哪一個(gè)理論能過完滿地解釋各種金屬材料中所發(fā)生的超塑性變形現(xiàn)象。事實(shí)上，超塑性變形機(jī)理比常規(guī)塑性變形機(jī)理更為復(fù)雜，它包括晶界的滑移和晶粒的轉(zhuǎn)動(dòng)、擴(kuò)散蠕變、位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)、在特殊情況下還有再結(jié)晶等，不可能是單一的變形機(jī)理，而是幾個(gè)機(jī)理是綜合作用；而且，在不同情況下，可能有不同的機(jī)理起著主導(dǎo)作用。三、超塑性成形特點(diǎn)根據(jù)超塑性成形的宏觀變形特性，可用大變形、無縮頸、小應(yīng)力、易成形來描述超塑性成形特點(diǎn)。1、大變形超塑性材料在單向拉伸時(shí)延伸率極高。很多超塑性材料在單向拉伸條件想伸長(zhǎng)率可以達(dá)到1000%以上，鋁青銅的伸長(zhǎng)率最高可達(dá)8000%以上，代表了金屬材料

7、的最高伸長(zhǎng)率。2、無縮頸.---超塑性材料在單向拉伸條件下不像常規(guī)塑性材料那樣表現(xiàn)出明顯的縮頸行為，卻類似于粘性物質(zhì)的流動(dòng)，變形在整個(gè)試樣上均勻地產(chǎn)生，沒有（或很小）應(yīng)變硬化效應(yīng)，這也是能夠?qū)崿F(xiàn)大延伸的原因所在。3、小應(yīng)力超塑性材料在變形過程中，變形抗力可以很小，因?yàn)樗哂姓承曰虬胝承粤鲃?dòng)的特點(diǎn)。變形抗力可以低到10MPa的量級(jí)，便于實(shí)現(xiàn)甚至像吹塑這樣的低壓力成形，而且基本上沒有加工硬化行為。易成形由于超塑性具有以上特點(diǎn)，而且變形過程基本上沒或只有很小的應(yīng)變硬化現(xiàn)象，所以超塑合金易于壓力加工，流動(dòng)性和填充性極好，可用多種方式進(jìn)行成形，而且產(chǎn)品質(zhì)量可大大

8、提高。四、超塑性的變形的工藝環(huán)境超塑性變形的工藝環(huán)境主要有二條：其一為變形溫度，超塑性變形一般