金属层状复合材料的超塑变形行为
金属材料超塑性研究
金属材料超塑性研究超塑性是指材料在高温、高应变率下能够较大程度地延展形变而不出现断裂现象的能力，具有重要的工程应用价值。
在金属材料中，很多合金具有超塑性，它们广泛应用于航空、航天、汽车及电子等领域。
第一章：超塑性研究的背景与意义随着现代工业的发展，人们对高强度、轻量化、高耐腐蚀性等性能的要求越来越高。
金属材料的超塑性研究不仅可以满足这些要求，而且具有很大的经济价值。
如在飞机飞行中，减轻重量是提高燃油效率和载重能力的根本途径之一，这就需要材料具有高强度和最低的密度；在汽车工业中，超塑性材料的应用可以减轻车重、提高安全性和降低燃油消耗。
第二章：金属材料超塑性机理超塑性材料的主要机理包括晶界滑移和晶界扩散。
晶界滑移是指晶体中的位错在晶界处滑移，有助于形成不规则的晶界结构，从而增加晶界的形变容量。
晶界扩散是指晶间扩散方程中的晶界扩散系数随应变速率下降，形成整个材料中的晶粒以及晶界扩散，从而实现材料的超塑性。
第三章：金属材料超塑性实验方法超塑性实验方法包括拉伸实验和压缩实验，其中拉伸实验可以分为单轴拉伸和双轴拉伸两种。
双轴拉伸实验是材料超塑性研究中最常用的方法之一，它可以模拟真实应力状态，而单轴拉伸实验则便于测试材料的机械性能。
而压缩实验又分为等温压缩和热加工压缩两种方法。
第四章：超塑性材料制备技术超塑性材料制备技术包括热轧、热挤压、等轴化处理、稀土等工艺。
稀土元素的添加可以改善合金的晶界结构，使其具有更好的超塑性。
等轴化处理是制备超塑性材料的重要方法，它可以精确控制晶界数量和晶粒尺寸。
这些制备技术可以提高材料的晶界活性，促进材料的晶界滑移和扩散，实现材料的超塑性。
第五章：金属材料超塑性的应用以镁合金为例，因其具有低密度、高比强度和良好的抗腐蚀性等性能，已经成为航空、汽车和电子等领域的重要材料。
镁合金的超塑性很好，因此在高温、高应变率下具有更好的成形性能。
将超塑性材料应用于产品制造中，可以细化材料的组织结构，提高材料的抗氧化性能，更好地适应不同工业领域的需求。
13.5金属的超塑性
金属超塑性: 是指在一些特定条件下,如一定的化学成分, 特定的显微组织,特定的变形温度和应变速率等, 金属会表现出异乎寻常的高塑性状态,即所谓超 常的塑性变形行为,具有均匀变形能力,其伸长 率可以达到百分之几百,甚至几千,这就是金属 的超塑性.
一,超塑性变形的特点 1,大伸长率
(二)对力学性能的影响
(1)超塑性变形后合金仍保持均匀细小的等轴晶组织,不 存在织构,所以不产生各向异性,且具有较高的抗应力腐蚀 能力. (2)超塑性成形时,由于变形温度稳定,变形速度缓慢, 所以零件内部不存在弹性畸变能,变形后没有残余应力. (3)对某些超塑性合金,存在加工软化现象,即硬度随压 缩率的增加而降低. (4)高铬高镍不锈钢经超塑性变形后,形成细微的双相混 合组织,具有很高的抗疲劳强度.
3,对应变速率的敏感性,易成形
超塑性变形对应变速率很敏感,只有在一定的速度范围内才表现出超塑性. 超塑性变形过程中基本上没有或者只发生很小的应变硬化现象,流动性和 充填性极好,因而极易成形. 由于超塑性成形是宏观均匀变形,所以变形后的制品表面光滑,没有起皱, 微裂和滑移痕迹等现象. 在金相组织上,当原始材料是等轴细晶组织时,变形后几乎仍是等轴细晶 组织,看不到晶粒被拉长. 从变形机制上,超塑性变形的晶界行为起了主要作用,如晶粒转动,晶界 滑动,晶粒换位等,与一般的滑移,孪晶等塑性变形行为是有明显区别的.
三,超塑性变形对组织的变化和对力学性能的 影响
(一)对合金组织的变化
1.晶粒的变化 晶粒长大时,等轴度基本不变. 晶粒长大与变形程度,应变速率和变形温度有密切关系.
图13-32 250℃拉伸时,应变速率对Zn-Al 淬火合金晶粒尺寸的影响1—δ=100%,2—δ=200%,3—δ=600%
金属材料的超塑性行为分析
金属材料的超塑性行为分析金属材料是一种重要的工程材料，广泛应用于制造业。
在某些条件下，金属材料表现出了超塑性行为，即在高温和大应变速率下具有显著的塑性变形能力。
超塑性行为不仅使金属材料能够制备出高精度的零部件，还能提高材料的工艺性能和延展性。
本文将对金属材料的超塑性行为进行分析和探讨。
一、超塑性的定义和特征超塑性是指某些材料在高温和高应变速率下能够实现显著的塑性变形。
与常规塑性变形不同，超塑性变形是在材料达到高应力状态下才开始发生的。
其特征包括晶粒滑移、晶界滑动和晶粒形变。
超塑性材料通常具有细小的晶粒尺寸和特殊的晶界结构，这使得它们能够实现高应变速率下的变形。
二、超塑性行为的机理超塑性行为的机理主要包括晶界滑移和晶界扩散。
晶界滑移是超塑性行为的重要因素之一。
在高温下，晶界处的位错运动能够促进材料的塑性变形。
此外，晶界扩散也是实现超塑性的关键因素。
高温下的晶界扩散能够提供塑性形变所需的能量，从而使材料变得更加柔软和延展。
三、超塑性行为的影响因素超塑性行为受多种因素的影响，包括温度、应变速率、晶粒尺寸和合金成分等。
通常情况下，超塑性材料需要在高温下进行加工。
随着温度的升高，金属材料的塑性增加，更容易发生超塑性变形。
而应变速率的增大也会促进超塑性行为的发生，但过大的应变速率可能导致材料的破坏。
此外，具有细小晶粒尺寸的材料更容易发生超塑性变形，并且合金成分对超塑性行为也有较大的影响。
四、超塑性行为的应用超塑性材料因其优异的塑性变形能力，在航空航天、汽车制造和电子设备等行业得到了广泛的应用。
在航空航天领域，超塑性材料制备的零部件具有更高的精度和可靠性，能够提高飞机的性能和安全性。
在汽车制造领域，超塑性材料的应用能够减轻车身质量，提高燃油效率和环保性。
在电子设备领域，超塑性材料具有良好的导电性和热导性，能够满足高性能电子产品的需求。
总结通过对金属材料的超塑性行为进行分析，我们了解到超塑性是一种重要的材料塑性变形方式，拥有广泛的应用前景。
超级马氏体不锈钢的高温塑性形变行为研究
超级马氏体不锈钢的高温塑性形变行为研究超级马氏体不锈钢是一种重要的高性能材料，在高温环境下具有出色的塑性形变行为。
本文将对超级马氏体不锈钢的高温塑性形变行为进行研究，以期深入了解其在应用中的潜力和优势。
首先，我们需要了解超级马氏体不锈钢的基本特点。
超级马氏体不锈钢是一种由奥氏体向马氏体相转变时形成的材料。
其主要特点是具有优异的力学性能和良好的耐腐蚀性能。
高温下，超级马氏体不锈钢的塑性形变行为受到研究者的广泛关注。
在高温条件下，超级马氏体不锈钢的塑性形变行为主要表现为两个方面的变化：形变方式和力学性能。
首先，形变方式方面，超级马氏体不锈钢在高温下存在两种主要的形变方式：马氏体变体间滑移和高温马氏体的变体内滑移。
这两种形变方式对不同场合和应用具有不同的适应性。
研究表明，超级马氏体不锈钢在高温下能够通过控制形变方式来调节其塑性形变行为，以实现材料的特定性能需求。
其次，力学性能方面，超级马氏体不锈钢在高温塑性形变过程中显示出了良好的延展性和韧性。
实验研究表明，超级马氏体不锈钢在高温条件下可以实现较大的塑性变形和较高的断裂韧性。
这使得超级马氏体不锈钢在高温条件下具有出众的可加工性和成形性能，适用于复杂形状的制造。
此外，超级马氏体不锈钢的高温塑性形变行为还受到其他因素的影响，如合金元素含量、加工工艺和热处理等。
合金元素含量的变化可以显著改变超级马氏体不锈钢的高温塑性形变行为。
通过增加合金元素的含量，可以提高材料的热稳定性和塑性形变能力。
同时，适当的加工工艺和热处理也可以进一步改善超级马氏体不锈钢在高温条件下的塑性形变行为。
总结而言，超级马氏体不锈钢在高温塑性形变行为方面具有独特的优势和潜力。
其良好的塑性形变能力和力学性能使其适用于各种高温环境下的应用，如航空航天、汽车制造和能源行业等。
为了进一步探索超级马氏体不锈钢的高温塑性形变行为，更多的研究仍然是必要的。
未来的研究可以从多个角度出发，包括合金设计、热处理工艺优化和形变机制探索等。
金属的超塑性变形PPT课件
目 录
• 引言 • 金属的超塑性变形概述 • 金属的超塑性变形机理 • 超塑性变形工艺 • 超塑性变形的影响因素 • 超塑性变形的应用实例 • 未来展望与研究方向
引言
01
主题简介
金属的超塑性变形是一种特殊的 材料行为，指金属在特定条件下
展现出极高的塑性变形能力。
这种能力使得金属在变形过程中 不会引发断裂或过多的能量耗散。
超塑性变形在金属加工、制造和 材料科学等领域具有广泛的应用
前景。
目的和意义
了解超塑性变形的原理和机制，有助于更好地应用这种材料行为，优化金属制品的 性能。
研究超塑性变形有助于推动材料科学的发展，为新材料的研发和应用提供理论支持。
通过深入探讨超塑性变形的机理，可以揭示金属材料的内在特性，为金属加工和制 造提供新的思路和方法。
织结构和性能。
应用
广泛应用于钛合金、铝合金、镁 合金等轻质合金的加工和性能优
化。
超塑性变形的影响因
05
素
材料成分与组织
材料成分
超塑性变形的性能与金属材料的成分密切相关。例如，某些合金元素可以提高超 塑性变形的稳定性和延伸率。
组织结构
材料的微观组织结构对超塑性变形行为具有显著影响。细晶、孪晶、相变等结构 特征可以增强超塑性变形能力。
应力状态的影响
超塑性变形通常在较低的应力状态下进行，这有助于材料在变形过程中保持较 好的延展性。
温度的影响
超塑性变形的温度范围通常较高，这有助于原子扩散和晶界滑移等过程，从而 促进材料的塑性变形。
超塑性变形工艺
04
热超塑性变形
定义
热超塑性变形是一种在高温下进行的塑性变形过程，金属 在特定的温度范围内表现出良好的延展性和低流变应力， 从而能够实现大塑性变形而不破裂。
金属超塑性成形的理论与实践研究
金属超塑性成形的理论与实践研究金属超塑性成形是一种新型的金属加工方法，它具有高精度、高效率、高质量的特点。
近年来，随着金属材料科学技术的发展，越来越多的研究者开始关注金属超塑性成形技术的发展。
本文主要介绍金属超塑性成形的理论与实践研究。
一、金属超塑性成形的概念金属超塑性成形是指在高温和高应变率下，金属材料表现出了极好的塑性变形和高度的变形容限。
这种性能在某些特殊工艺条件下，可以实现细节复杂、形状相对规则的零部件的加工。
金属超塑性成形在工业的应用领域非常广泛，尤其在航空、航天、汽车、电子、玻璃和陶瓷领域中占有重要的地位。
二、金属超塑性成形的理论金属超塑性成形理论主要包括两部分：材料理论和加工技术理论。
材料理论：金属超塑性成形的理论基础主要是材料的变形学和热力学。
材料的变形学研究材料在各种外力作用下的变形行为，包括刚性塑性变形、弹性变形和塑性变形等。
而热力学则是研究材料在加热和冷却过程中所产生的热量以及其对材料的影响。
加工技术理论：金属超塑性成形的加工技术理论主要包括加热加工、变形机制、变形控制和断裂行为等几个方面。
其中，加热加工是指将材料升温，使材料达到超塑变形温度；变形机制则是指材料的变形方式和变形过程。
变形控制是指采取合理的控制措施，使材料变形到设计的形状和尺寸。
而断裂行为则是指超塑材料在变形过程中的断裂机制和规律。
三、金属超塑性成形的应用金属超塑性成形技术在航空、航天、汽车、电子、玻璃和陶瓷领域中有着广泛的应用。
在航空和航天领域，金属超塑性成形技术被广泛用于制造各种零部件，如涡轮叶片、喷气发动机燃烧室和飞机机身等。
在汽车领域，金属超塑性成形技术可以用于制造车身外壳、排气管、油箱和变速器壳体等。
相较于传统的冲压技术，金属超塑性成形技术可以提高成形精度，减少板材的扭曲和变形。
在电子领域，金属超塑性成形技术可以用于制造微型零件，例如微型夹具、微型感应器、微型电机和半导体器件等。
在玻璃和陶瓷领域，金属超塑性成形技术可以用于制造高精度的模具，例如光纤芯棒、金属注塑机配件和玻璃成型机的零部件。
金属超塑性及应用
金属超塑性及应用金属超塑性是指金属在高温条件下具有极高的塑性，能够在较小的应变下发生较大的变形。
这是由于金属在高温下形成的晶界滑移机制、晶界扩散和晶体再结晶等因素的协同作用。
金属超塑性不仅体现为金属材料的加工性能，也被广泛应用于工业制造和材料科学研究中。
金属超塑性的应用可以分为两个方面，一是制造领域中的改性成形技术，包括超塑性成形和热挤压成形；二是材料科学研究中的超塑性研究，探索金属材料的超塑性机制和条件。
在金属超塑性成形方面，最典型的应用是超塑性成形。
超塑性成形技术是一种基于金属超塑性原理的成形方法，通过控制高温和应力条件，使金属材料能够在较小的应变速率下实现较大的变形。
这项技术可以精确地控制金属的形状和尺寸，制造出高精度、复杂形状的零件。
超塑性成形主要有两种方法，一种是拉伸超塑性，另一种是气压超塑性。
拉伸超塑性是将金属材料加热到其熔点以上，然后通过外力使其发生形变。
气压超塑性则是在金属材料上加压气体，使其产生变形。
这两种方法应用广泛，能够制造出各种金属材料的零件，如航空发动机叶片、涡轮叶片等高要求的零件。
另一个金属超塑性的应用是热挤压成形。
热挤压成形是将金属块加热到其塑性温度，然后通过挤压使其变形成所需形状的零件。
这种方法广泛应用于制造高强度、耐高温的材料，如航空航天领域的发动机和推进器件。
除了在制造领域中的应用，金属超塑性也被广泛应用于材料科学研究。
科学家们通过研究金属超塑性机制和条件，可以探索新的金属材料及其合金，在材料设计和加工过程中提供重要参考。
通过改变金属材料的晶粒结构、控制晶界滑移等因素，可以提高金属材料的超塑性。
总之，金属超塑性是一项重要的材料工程技术，在高温条件下能够实现金属材料的高度塑性和精密成形。
通过超塑性成形和热挤压成形等技术，可以制造出各种复杂形状和高要求的零件。
同时，金属超塑性的研究也为材料科学提供了重要的理论基础和实验依据，促进了材料科学的发展。
先进材料超塑成形技术
先进材料超塑成形技术先进材料超塑成形技术是一种利用特殊的工艺方法和控制技术，将金属材料在高温和高应变率条件下通过塑性变形成型的一种先进制造技术。
超塑成形技术能够制备出复杂几何形状的零件，并且具有优异的力学性能和表面质量。
本文将对超塑成形技术的原理、应用、发展现状和未来发展进行探讨。
超塑成形技术的原理主要是利用材料在高温和高应变率条件下的特殊塑性行为。
在高温下，材料的塑性变形能力会显著增强，可以实现超塑性变形。
高应变率条件下，由于材料的快速变形速率，可以避免材料的回弹和微观缺陷的形成，从而得到理想的成形零件。
超塑成形技术通常需要在高温下进行，因此需要使用专门设计的设备和控制系统来保持合适的温度和应变率。
超塑成形技术在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域具有广泛的应用前景。
在航空航天领域，超塑成形技术可以制造出轻量化的结构件，提高整体效能并减少燃料消耗。
在汽车制造领域，超塑成形技术可以制造出复杂形状和轻质的车身零件，提高车辆的安全性能和燃油经济性。
在医疗器械领域，超塑成形技术可以制造出精密的植入器械和医疗设备，提高治疗效果和患者的生活质量。
目前，超塑成形技术已经得到了广泛的研究和应用。
一些国家和地区已经建立了专门的研究中心和实验室，对超塑成形技术进行深入研究，并推动其产业化发展。
在实践中，超塑成形技术已经成功应用于一些特定领域的生产工艺中，取得了较好的成果。
然而，超塑成形技术还存在一些挑战和限制。
首先，高温和高应变率条件下材料容易发生晶粒长大和孔洞形成等缺陷，导致材料的力学性能下降。
其次，超塑成形技术的设备和工艺复杂，生产周期长，需要大量的热能和人工操作。
此外，超塑成形技术还需要对材料的力学性能和塑性变形行为进行深入研究，以满足不同应用领域对材料的要求。
未来，超塑成形技术的发展方向主要包括材料的改进、工艺的优化和设备的突破。
首先，需要开发出具有优异力学性能和高温稳定性的超塑性材料。
其次，需要改进超塑成形工艺，提高生产效率和产品质量。
2-4 金属的超塑性变形
常用于超塑性成形的材料
金属塑性成形原理
金属塑性成形原理
（二）超塑性的分类
按照超塑性实现的条件（组织、温度、应力状态等）可将超塑性分为： 细晶超塑性（恒温超塑性或结构超塑性）。 相变超塑性（动态超塑性）。
1.细晶超塑性
细晶超塑性是在一定的恒温条件下，应变速率和晶粒度都满足要求的条 件下所呈现出的超塑性。
Bi-Sn挤压材料在慢速拉伸下可获得 很大的延伸率（δ＝1950%）
金属塑性成形原理
金属塑性成形原理
金属超塑性的特点： 大延伸率:单向拉伸时δ值非常高，材料成形性能得到大大改善，使形状复杂或难以成
形的材料变得容易成形。 无缩颈、流动应力小：超塑性变形时断面均匀缩小，断面收缩率可接近100%，几乎 无缩颈发生。并且具有非常低的流动应力，对设备吨位的要求很低。 易成形：超塑性变形过程中基本上没有或者只发生很小的应变硬化现象，流动性和充 填性极好，因而极易成形。 变形后晶粒仍为等轴晶粒：当原始材料是等轴细晶组织时，变形后几乎仍是等轴细晶 组织，看不到晶粒被拉长。 对应变速率很敏感：只有在一定的速度范围内才表现出超塑性。 制品表面光滑：由于超塑性成形是宏观均匀变形，所以变形后的制品表面光滑，没有 起皱、微裂和滑移痕迹等现象。 晶界滑移、移动及晶粒回转：从变形机制上，超塑性变形的晶界行为起了主要作用， 如晶粒转动、晶界滑动、晶粒换位等，与一般的滑移、孪晶等塑性变形行为是有明显区 别的，但并不产生脆性的晶界断裂。
部（环境）条件（如温度、应变速率等）下，呈现出异常低的流变抗力 和异常高的流变性能（如超大的延伸率）的现象称为超塑性。
金属材料在受到拉伸应力时，显示出很大的延伸率而不产生缩颈与断裂现象， 把延伸率能超过100%的材料统称为“超塑性材料”，相应地把延伸率超过100% 的现象叫做“超塑性”。
金属超塑性成形技术研究
金属超塑性成形技术研究随着制造业的不断发展，超塑性成形技术在金属制造领域中得到了广泛的应用。
金属超塑性成形技术是在高温和高应变率的条件下，通过应力调控和变形调控使得金属发生塑性变形，从而实现特定形状的成形技术。
金属超塑性成形技术的发展可以极大地提高金属制品的利用率和生产效率，同时也可以改善产品质量，增强产品的功能性。
1. 超塑性成形原理金属超塑性成形技术是基于金属在高温下获得超塑性这一特性而发展起来的。
超塑性是指材料在一定的条件下，能够产生远大于塑性极限的塑性变形，其形变度可以高达1000%以上。
这一特性在高温和小应变率的条件下被大量应用于金属成形技术中。
在塑性变形时，金属中的原子由于热运动而导致材料的形变发生。
在超塑性变形中，原子的形变是由于滑动和扩散的过程导致的。
通过应力或应变的调控，可以使得金属材料在高温下产生超塑性变形，从而实现特定形状的成形。
2. 超塑性成形应用金属超塑性成形技术可以应用于制造各种形状的金属制品。
比如，可以通过冷挤压成形生产车轮和螺母等金属制品。
在高度发展的汽车行业中，利用超塑性成形技术制造轻量、高强度的车身零部件已经成为一种发展趋势。
此外，超塑性成形技术还应用于制造航空和航天行业的制品，如飞机外壳、燃烧室及支架等。
金属超塑性成形技术可以在很大程度上提高生产效率和产品质量。
在制造金属制品时，应用超塑性成形技术可以使得材料的利用率提高，一定程度上减少了废品率，降低了制造成本。
同时，超塑性成形技术还可以改善产品的力学性能，提高其功能和耐久性。
3. 超塑性成形方法在金属超塑性成形过程中，最常见且广泛的方法是热拉伸成形。
在此方法中，材料通过加热变得软化，然后进行拉伸，这个过程通常会在1000℃以上的温度下进行，以确保金属发生超塑性变形。
除此之外，还有一些特殊的超塑性成形方法，如超塑性折弯和超塑性成形力的方法。
超塑性折弯是指通过应力和形状控制来实现金属材料的成形。
超塑性成形力则是在制造金属制品时，通过加压和变形来实现金属材料的高度变形塑性。
金属材料的超塑性成形技术研究
金属材料的超塑性成形技术研究随着社会工业化的发展，金属材料的应用领域越来越广泛。
从摩托车的外壳到飞机的机体，从机床的主轴到电子设备的散热片，金属材料都扮演着至关重要的角色。
然而在应用的同时，也需要考虑到材料的可塑性。
而在金属材料的可塑性中，超塑性成形技术无疑是一项极为重要的技术。
在此文章中，我们将会重点介绍超塑性成形技术的相关知识及其研究进展。
一、被动式超塑性成形技术被动式超塑性成形技术是指通过改变几何形状来利用超塑性。
在此过程中，金属材料并没有经过特殊处理。
被动式超塑性成形技术中，最常见的方法是利用均匀伸长薄板（U-shaped）和滚筒拉杆（DRX）。
1. 均匀伸长薄板（U-shaped）在均匀伸长薄板（U-shaped）过程中，通过几何上的拉伸和膨胀，将名称中心的料方向变为冲压中心方向。
一般来说，超塑性变形需要逐渐进行，以便材料的形变可以逐渐适应变形条件。
通过使用均匀伸长薄板（U-shaped），可以实现沿着一个方向加深材料，使其在形状变化过程中逐渐的接受力的影响，从而达到减小破坏的概率并增加变形的效率。
2. 滚筒拉杆（DRX）滚筒拉杆（DRX）是一种加强变形和减轻现场设备的超塑性成形技术。
它利用滚子存储变形能量，然后变形工件与滚子之间的摩擦力，通过滚子将变形能量传递到金属材料中。
它的优点是可以加速金属材料的流变微观结构的生长，从而获得更为均匀的超塑性成型结果。
这种技术在工业中的应用有所提高。
二、主动式超塑性成形技术与被动式超塑性成形技术不同，主动式超塑性成形技术需要通过在材料中注入气体或者激光、电子束来达到一定的形变效果。
在此过程中，金属材料经过特殊的处理以便让其达到超塑性状态，从而可将其塑成需要的形状。
主动式超塑性成形技术可以分为两种类型：“气体超塑性成形”和“激光、电子束超塑性成形”。
1. 气体超塑性成形气体超塑性成形是利用气体将金属材料加热至其T220-T260范围内，并在此状态下进行变形。
金属超塑性成形
第一章绪论1.1钛及钛合金英国矿物学家和化学家William Mcgregor在1791年发现了钛元素，他分析了钛铁矿（FeOTiO2），并利用磁铁除去了矿砂中的铁，再用盐酸处理剩余物，得到了不太纯的钛氧化物。
但是由于钛与氧、氮、碳、氢等元素有极强的亲和力，且与绝大多数耐火材料在高温下发生反应，从而使金属钛的提取工艺非常复杂和困难。
因此经历了一百多年的摸索和努力，最终卢森堡化学家Wihelm Justin和Ca制取了大量的钛。
后来发明了生产金属钛的钠热Kroll于1932年用TiCl4法、碘化法等方法。
钛合金的突出特点，在于它的高比强度及优良的耐腐蚀性，同时又具有良好的耐热性和低温性能，因而实用性强，应用面广。
只要选材得当，不仅能够大大提高装备的工作效能，同时也可以带来明显的经经济效益。
在耐腐蚀性方面，钛合金在氧化性及中性介质中极为稳定，在海水中的腐蚀速率远远低于不锈钢，可与白金媲美，故适于在航空、航天、石油、化工、电力、冶金、农药、造纸、造船、食品及医疗卫生等部门应用。
1.1.1钛合金分类和组织特点钛合金一般按退火组织分为α型，β型及α+β型三大类。
国产钛合金牌号分别用 TA、TB、TC作为字头，其后标明合金序号，如 TA7，表示第七号钛合金。
α型钛合金（包括纯钛）在常温下不能保留高温的体心立方β相，因此应全部为单相α组织。
但根据热加工和热处理的差异，α相有几种形态：塑性变形后经过完全再结晶退火，α相呈等轴状，但由于杂质元素对β相稳定作用，α基体上可能出现少量（2～3%）的粒状β相；若α相呈片状，且呈规则排列，这种形态称为魏氏组织；如在β相区加热后水淬，将发生马氏体转变，此时α相呈针状或锯齿形；当α型钛合金含有过量氢时，则会出现针状氢化钛。
α+β型钛合金的组织特点：在平衡状态下，合金由α+β两相组成，两相比例取决于合金成分，特别是β稳定化元素的含量。
国产α+β型钛合金中的β相含量大约在 5～20%范围内。
金属材料的超塑性研究课件
图1. 挤压Bi---Sn共晶合金试棒拉伸到 1950%时的情况。图中右边是尚未拉伸的试棒。
金属超塑性的概念
“超塑性”作为一种现象并不像“超导”那样具有明确或确定的物理意义，各种材料的 超塑性变形机理可能不完全一样，有时更是完全不一样。判断超塑性的标准也没有确切的 定义。有的以拉伸试验的伸长率来定义；有的以应变速率敏感性指数m来定义；还有的以 抗缩颈能力来定义。
图5. 晶粒度对超塑性流动曲线的影响
另外，晶粒的形状对m值的影响也很大，片状的共晶和共析组织就不显示 超塑性，m值很小。
超塑性变形机理
金属超塑性具有无缩颈的巨大延伸率的特点，非一般的塑性变形机理所能解 释。随着超塑性合金的发现，引起了许多学者的兴趣，并作了大量研究工作，提 出了各种各样的假说和理论。基本上有：“溶解--沉淀理论”、“亚稳态理论”、 “晶界的滑移”、“晶界的移动”、“晶体的回转”、“扩散蠕变”、“位错的 上升和运动”、变形中再结晶以及晶界非物质移动等。 目前由阿希贝（Ashby）和弗拉尔（Verrall）提出的晶界滑动和扩散蠕变联 合机理（简称A--V机理）被认为能较好地解释超塑性变形过程，该理论认为，在 晶界滑移的同时伴随有扩散蠕变，对晶界滑移起协调作用的不是晶内位错的运动， 而是原子的扩散迁移。
图3
超塑性材料的拉伸：
超塑性材料进行拉伸变形时，其情况恰好相反： 第一，一般不出现加工硬化现象，并在超塑性变形后也无晶粒破碎、拉长以及亚结构、 位错增加等现象，所以（1-1） 、 （1-2）式中的 n=0 时， = K。应力将在这种应力极限值的 作用下发生超塑性流动，此时 log - log 的关系如图 3 中虚线所示，应力与应变之间不 再存在依赖关系，处于这种状态的材料是理想的塑性材料。 第二，一般试样不出现细颈，在整个拉伸过程中，试样的变形都是均匀而稳定的。
金属材料的超塑性变形与加工
金属材料的超塑性变形与加工随着科技的不断进步，各个领域的技术不断更新，超塑性加工技术也日渐成熟。
超塑性加工技术是指在高温高应变速下，金属材料在不断延展滑动的条件下，形状发生变化的加工技术。
这种技术具有很高的应用价值和前景。
因此，超塑性变形加工技术得到了广泛的研究和应用。
一、金属材料超塑性变形的原因超塑性变形的成因主要有两种：一种是位错穿过晶界，另一种是晶界滑动引起。
不论是哪种原因，超塑性变形都是发生在晶内，晶界和多孔区域的塑性变形相对较小。
超塑性变形是因为金属结晶体的两个晶界之间的相对位移被强化所引起的。
相对位移是通过位错密度的增加或位错的单向移动来实现的。
二、金属材料超塑性变形的特点超塑性变形具有以下特点：1. 材料可塑性大：材料在高温下具有很强的塑性，异方性和轻微的杂质是影响超塑性的重要因素。
2. 形变速率低：通常，超塑性的形变速率很低，为10^-4-10^-10/s。
因此，金属在超塑性变形过程中几乎没有损失，从而保证了零件的质量。
3. 形变率大：在超塑性变形时，材料的形变率可以大于1，这可以有效降低工件的应力和容易形成大曲率。
4. 可以分段成型：材料可以分段成型，形状复杂的零件也可以制造。
总之，由于超塑性变形与传统冷态变形不同，该技术可以制造很多传统工艺无法制造的零件。
因此，超塑性变形加工技术越来越受到重视。
三、超塑性变形加工技术的方法超塑性变形微观机制的研究以及利用超塑性变形来加工高性能零件的需求使得超塑性变形加工技术不断发展。
1. 等温拉伸法：与传统拉伸工艺不同，等温拉伸工艺会在高温下进行拉伸。
这样可以有效地降低材料的应力和提高材料的塑性。
该工艺常用于生产高要求的零件，如飞机机翼等。
2. 自由氧气加工法：自由氧气加工法是一种非常有效的超塑性变形加工技术，它可以生产出一些形状复杂的零件，如各种管道、异型薄壁壳体等，特别是大钢板的加工。
3. 液态拉伸法：在铝镁合金材料等超塑性金属材料中，液态拉伸法被广泛应用。
5083铝合金高温变形行为及超塑性行为研究的开题报告
5083铝合金高温变形行为及超塑性行为研究的开题
报告
题目：5083铝合金高温变形行为及超塑性行为研究
一、研究背景
5083铝合金具有优秀的机械性能、抗腐蚀性能和焊接性能，是广泛应用于航空、航天、船舶、建筑等领域的材料。
然而，在高温环境下，5083铝合金的变形行为和塑性变形行为尚未得到深入的研究。
因此，有必要对5083铝合金在高温下的变形行为和超塑性行为进行深入研究，以便更好地应用于各个领域。
二、研究目的
本研究旨在探索5083铝合金在高温下的变形行为和超塑性行为，探究其变形机理和塑性变形机制。
具体研究目标如下：
1. 分析5083铝合金的高温变形行为和超塑性行为的特点。
2. 研究高温下不同应变速率对5083铝合金变形行为和超塑性行为的影响。
3. 探究5083铝合金在高温下的塑性变形机制和变形机理。
三、研究内容
本研究将从以下几个方面展开：
1. 实验设计：采用高温拉伸测试仪，对5083铝合金在不同应变速率下进行高温拉伸试验，并分析其变形行为和超塑性行为。
2. 实验参数分析：根据实验数据进行分析，研究不同应变速率对5083铝合金的高温变形行为和超塑性行为的影响。
3. 变形机制分析：对实验结果进行分析，并结合相应的理论，探究5083铝合金在高温下的塑性变形机制和变形机理。
四、研究意义
本研究可以探究5083铝合金在高温环境下的变形行为和超塑性行为特点，有利于更好地应用5083铝合金于各个领域，同时也可以为铝合金高温应变率下的研究提供参考和理论基础。
第2[1].3章 金属超塑性变形分析解析
![第2[1].3章 金属超塑性变形分析解析](https://img.taocdn.com/s3/m/19fd65ddd5bbfd0a7956735f.png)
第三节 金属的超塑性变形
对力学性能的影响主要表现为：
（1）超塑性变形后合金仍保持均匀细小的等轴晶组织，不存 在织构，所以不产生各向异性，且具有较高的抗应力腐蚀 能力。 （2）超塑性成形时，由于变形温度稳定、变形速度缓慢，所 以零件内部不存在弹性畸变能，变形后没有残余应力。 （3）对某些超塑性合金，存在加工软化现象，即硬度随压缩 率的增加而降低。 （4）高铬高镍不锈钢经超塑性变形后，形成细微的双相混合 组织，具有很高的抗疲劳强度。
第三节 金属的超塑性变形
晶界滑动和扩散蠕变联合机理（A-V机理）示意图
a.四个六边 形等轴晶粒 在应力作用 下，发生晶 粒滑动 c.四个晶粒发 生转动，形 成新的组态， 仍保持等轴 晶粒 晶粒转换机制的二维表示法
b在应力作用 下，发生晶粒 滑动，同时依 靠晶界扩散， 保持联结
d、e.伴随定向扩散的晶界滑动机制，虚线箭头代表体扩散方向
有人把上述的第二类及第三类超塑性统称为动态超 塑性，或环境超塑性。
第三节 金属的超塑性变形
二、超塑性变形机理
目前有这样几种解释： ①晶界滑移的作用；
超细晶粒材料的晶界有异乎寻常大的总面积，因此晶界运动在超塑性 变形中起着极其重要的作用。晶界运动分为滑动和移动两种，前者为 晶粒沿晶界的滑移，后者为相邻晶粒间沿晶界产生的迁移。 在研究超塑性变形机理的过程中，曾提出了许多晶界滑动的理论模型。
金属塑性成形原理
第二章 金属塑性变形的物理基础
第三节 金属的超塑性变形
主讲：刘华 华侨大学模具技术研究中心
第三节 金属的超塑性变形
一、超塑性概念及种类
概念：在一定条件下进行热变形，材料可得到特别大的 均匀塑性变形，而不发生缩颈，延伸率可达 500~2000%，材料的这种特性称为超塑性 特点： 大伸长率 无缩颈 低流动应力 对应变速率敏感 无加工硬化 易成形
金属材料的塑性变形行为研究
金属材料的塑性变形行为研究近年来，金属材料的塑性变形行为一直是材料科学和工程领域的研究重点。
金属材料作为重要的工程材料，其塑性变形行为研究对于提高材料的强度、延展性和可靠性具有重要意义。
本文将从金属材料的塑性行为机制、变形过程中的力学特性以及其与微观结构的关系等方面展开讨论。
一、金属材料的塑性行为机制金属材料的塑性变形行为是指在外力的作用下，材料发生可逆性变形而不断改变其形状的能力。
这种变形行为受到多种力学因素的影响，主要包括晶体的滑移、孪生、位错运动以及晶粒边界的滑移等。
晶体的滑移是金属材料塑性变形的主要机制之一。
当金属受到外力作用时，晶格中的位错在结构上发生移动，从而导致晶体平面沿着特定的滑移面滑动。
这种滑移行为类似于层状材料中板块的滑动，从而使得材料产生塑性变形。
孪生是金属材料塑性变形的另一种机制。
孪晶是由晶格错位产生的特殊结构，在受到外力作用时，孪晶将沿特定的面发生剪切变形，从而导致材料的可逆形变。
位错运动是指晶体中位错的移动和排列发生变化，也是金属材料塑性变形的重要机制之一。
位错是材料中存在的一种晶体缺陷，外力的作用将使得位错运动，从而使材料发生塑性变形。
另外，晶粒边界的滑移也对金属材料的塑性变形起到重要作用。
金属材料通常由多个晶粒组成，在塑性变形过程中，晶粒与晶粒之间的界面也会出现滑移现象，从而导致整个材料的塑性变形。
二、变形过程中的力学特性金属材料塑性变形过程中的力学特性包括屈服强度、延展性和韧性等。
屈服强度是指金属材料在受到外力作用时，开始发生塑性变形的最小力度。
延展性是指金属材料在塑性变形过程中能够承受的变形程度。
韧性是指金属材料在塑性变形过程中能够吸收的能量。
金属材料的屈服强度与其晶体结构和位错运动有密切关系。
晶体结构的不规则性和位错的密度越大，屈服强度越高。
同时，冶金处理和合金元素的加入也会影响金属材料的屈服强度。
例如通过热处理可以得到晶粒尺寸更大、位错密度更低的金属材料，从而降低了其屈服强度。
金属层状复合材料的力学行为及微观变形机理
金属层状复合材料的力学行为及微观变形机理姜爽;贾楠;Peng Lin Ru【期刊名称】《中国材料进展》【年(卷),期】2024(43)1【摘要】金属层状复合材料作为一种典型的非均质材料,通过调控其内部的多尺度微结构特性,可以实现金属结构材料强度-韧性的协同提升,在高端先进制造领域具有潜在的应用前景。
金属层状复合材料的宏观力学性能显著依赖于各组元层的性能、厚度和异质界面的结构特性。
变形过程中材料内部的微观应力/应变在异质界面处的协调特性对组元金属的形变微观机制产生重要影响,进而影响复合材料整体的性能。
因此,探索金属层状复合材料的“微观结构-力学行为-变形机制-宏观力学性能”的内在关联并揭示其对应的微观形变机理,对设计具有优异综合力学性能的金属层状复合材料有重要的理论指导意义和实际应用价值。
聚焦于晶态金属层状复合材料的微观力学行为及变形机理,介绍了其力学行为的尺寸与界面效应,着重讨论了室温下材料的微观形变物理过程,阐明了非均匀金属层状复合体强韧化的机理。
最后,对金属层状复合材料力学行为的研究进行了简要展望。
【总页数】12页(P24-34)【作者】姜爽;贾楠;Peng Lin Ru【作者单位】东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室;东北大学材料科学与工程学院材料各向异性与织构教育部重点实验室;林雪平大学工程材料系【正文语种】中文【中图分类】TB383【相关文献】1.热成形金属复合材料的微观结构及力学行为研究2.金属层状复合材料的超塑变形行为3.Al-Sn-Si/Al/steel层状复合材料的变形复合行为及机理4.Cu-Be/Cu-Zn层状金属基复合材料的冷轧变形行为及界面过渡层演变5.Zr-4合金双轴疲劳行为及其微观变形机理Ⅰ.双轴疲劳变形行为因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
TC18钛合金的超塑性行为与变形机制
TC18钛合金的超塑性行为与变形机制刁仲驰;姚泽坤;申景园;刘瑞;郭鸿镇【摘要】Superplastic tensile behavior and deformation mechanism ofTC18 titanium alloy were investigated by high temperature tensile test at 720-950 ℃ with initial strain rates of 6.7 × 10-5 s-1-3.3 ×10-1 s-1.The results show that under the optimal superplastic deformation condition (890 ℃ and 3.3 ×10-4 s 1),the maximum elongation is 470 ％,the peak stress is 17.93MPa and with uniform grain size.Below the phase transusTβ,the elongation firstly increases and then decreases.A maximum elongation of 373 ％is obtained at 830 ℃ and with initial strain rate of 3.3 × 10-4s-1 and the peak stress is 31.45MPa.The superplastic deformation mechanism of the TC18 titanium alloy in two-phase region is mainly grain rotation and boundary sliding,and the deformation coordination mechanism is dislocation slipping and climbing;the superplastic deformation mechanism in single phase region is intragranular dislocation motion and the deformation coordination mechanism is dynamic recovery and dynamic recrystallization.%通过高温拉伸实验研究TC18钛合金在温度为720～950℃,初始应变速率为6.7×10-5～3.3×10-1s-1时的超塑性拉伸行为和变形机制.结果表明:TC18钛合金在最佳超塑性变形条件下(890℃,3.3×10-4 s-1),最大伸长率为470％,峰值应力为17.93MPa,晶粒大小均匀.在相变点Tβ(872℃)以下拉伸,伸长率先升高后下降,在温度为830℃,初始应变速率为3.3×10-4s-1时取得极大值373％,峰值应力为31.45MPa.TC18钛合金在两相区的超塑性变形机制为晶粒转动与晶界滑移,变形协调机制为晶内位错滑移与攀移;在单相区的超塑性变形机制为晶内位错运动,变形协调机制为动态回复和动态再结晶.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2017(045)005【总页数】6页(P80-85)【关键词】TC18钛合金;超塑性;显微组织;变形机制【作者】刁仲驰;姚泽坤;申景园;刘瑞;郭鸿镇【作者单位】西北工业大学材料学院,西安710072;难变形材料锻造技术研究应用中心,西安710072;西北工业大学材料学院,西安710072;难变形材料锻造技术研究应用中心,西安710072;西北工业大学材料学院,西安710072;难变形材料锻造技术研究应用中心,西安710072;西北工业大学材料学院,西安710072;难变形材料锻造技术研究应用中心,西安710072;西北工业大学材料学院,西安710072;难变形材料锻造技术研究应用中心,西安710072【正文语种】中文【中图分类】TG146.2+3TC18钛合金是一种高合金化、高强度近β型钛合金，其名义成分为Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe，是退火状态下强度最高的钛合金[1]，具有高强度、高塑性、淬透性好和焊接性好等优点，可用于制造高负载承力航空结构件[2]。