第4-2讲 超塑性现象
超塑性成形资料
1.1超塑性的概念超塑性是指材料在特定条件下，表现出异常高的塑性而不产生缩颈与断裂的现象。
但至今还没有从物理本质上确实切定义。
有的以拉伸试验的延伸率来定义，认为 >200%即为超塑性；有的以应变速率敏感性指数m来定义，认为m>0.3，即为超塑性；还有的认为抗颈缩能力大，即为超塑性。
1.2超塑性的分类根据目前世界上各国学者研究的成果，按照实现超塑性的条件〔组织，温度，应力状态等〕可将超塑性分为三类：1.微晶组织超塑性〔即恒温超塑性或构造超塑性〕一般所指超塑性多属这类，它是国内外研究最多的一种。
当材料是微细的等轴晶粒组织，间距为0.5一5μm，温度大于该材料熔点温度的一半，应变速度为10-4一10-1/s之间时，材料拉伸断裂将呈现超塑性变形的能力。
2.相变超塑性〔变温超塑性或动态超塑性〕将材料在相变温度附近进展热循环，利用相变过程，每一次热循环奉献一小的应变，从而在屡次热循环过程中获得大的延伸率。
3.内应力超塑性和相变超塑性一样进展热循环，利用材料的热膨胀系数的差异产生内应力，内应将有助于基体的塑性流动，从而使材料获得超塑性。
1.3超塑性的特点金属塑性成形时宏观变形有几个特点:大延伸、无缩颈、小应力、易成形。
〔1〕大变形：超塑性材料在单向时延伸率极高，有的可以到8000%说明超塑性材料在变形稳定性方面要比普通材料好很多。
这样使材料的成形性能大大改善，可以使许多形状复杂，一般难以成形的材料变形成为可能。
〔2〕无紧缩：超塑性材料的变形类似于粘性物质的流动，没有〔或很小〕应变硬化效应，但对应变速率敏感，当变形速度增大，材料会强化。
因此，超塑性材料变形时初期有紧缩形成，但由于紧缩部位变形速度增大而发生局部强化，而其余未强化局部继续变形，这样使紧缩传播出去，结果获得巨大的宏观均匀变形。
超塑性的无紧缩是指宏观上的变形结果，并非真的没有紧缩。
〔3〕小应力：超塑性材料在变形过程中，变形抗力可以很小，因为它具有粘性或半粘性流动的特点。
对超塑性成型的认识
对超塑性成型的认识一.超塑性的简介及发展历史超塑性是指材料在一定的内部（组织）条件啊（如晶粒尺寸及形状、相变等)和外部(环境)条件下(如温度、应变速率等)，呈现出异常低的流变抗力、异常高的流变性能(如大的延伸率)的现象。
超塑性的特点有大延伸率，无缩颈（小缩颈），小应力，易成形。
超塑性合金是指那些具有超塑性的金属材料。
超塑性是一种奇特的现象。
具有超塑性的合金能像饴糖一样伸长10倍、20倍甚至上百倍，既不出现缩颈，也不会断裂。
金属的超塑性现象，是英国物理学家森金斯在1982年发现的，他给这种现象做如下定义：凡金属在适当的温度下（大约相当于金属熔点温度的一半）变得像软糖一样柔软，而应变速度10毫米秒时产生本身长度三倍以上的延伸率，均属于超塑性。
最初发展的超塑性合金是一种简单的合金，如锡铅、铋锡等。
一根铋锡棒可以拉伸到原长的19.5倍，然而这些材料的强度太低，不能制造机器零件，所以并没有引起人们的重视。
60年代以后，研究者发现许多有实用价值的锌、铝、铜合金中也具有超塑性，于是前苏联、美国和西欧一些国家对超塑性理论和加工发生了兴趣。
特别在航空航天上，面对极难变形的钛合金和高温合金，普通的锻造和轧制等工艺很难成形，而利用超塑性加工却获得了成功。
到了70年代，各种材料的超塑性成型已发展成流行的新工艺。
现在超塑性合金已有一个长长的清单，最常用的铝、镍、铜、铁、合金均有10～15个牌号，它们的延伸率在200～2000％之间。
如铝锌共晶合金为1000％，铝铜共晶合金为1150％，纯铝高达6000％，碳和不锈钢在150～800％之间，钛合金在450～1000％之间。
实现超塑性的主要条件是一定的变形温度和低的应变速率，这时合金本身还要具有极为细小的等轴晶粒（直径五微米以下），这种超塑性称为超细晶粒超塑性。
还有一些钢，在一定的温度下组织中的相发生转变，在相变点附近加工也能完成超塑性，称为相变超塑性。
超塑加工具有很大的实用价值，只要很小的压力就能获得形状非常复杂的制作。
材料的超塑性及其变形机理
材料的超塑性及其变形机理专业：材料工程学号：2012177姓名：孙宇材料的超塑性及其变形机理1.材料超塑性的定义超塑性合金是指那些具有超塑性的金属材料。
超塑性是一种奇特的现象。
具有超塑性的合金能像饴糖一样伸长10倍、20倍甚至上百倍，既不出现缩颈，也不会断裂。
金属的超塑性现象，是英国物理学家森金斯在1928年发现的，他给这种现象做如下定义：凡金属在适当的温度下（大约相当于金属熔点温度的一半）变得像软糖一样柔软，而应变速度10毫米/秒时产生本身长度三倍以上的延伸率，均属于超塑性。
超塑性材料是指：具有相对细小的晶粒（20微米-30纳米）的金属、陶瓷等，其晶粒分布可以是均匀或不均匀的，且晶粒或相的形状、尺寸或取向具有各向异性或各相同性。
2.超塑性及其宏观变形特征通常认为超塑性是指材料在拉伸条件下，表现出异常高的伸长率而不产生缩δ100％时，即可称为超塑性。
实际上，有的超塑材颈与断裂现象。
当伸长率≥料其伸长率可达到百分之几百，甚至达到百分之几千，如在超塑拉伸条件下Sn-Bi 共晶合金可获得1950％的伸长率，Zn-AI共晶合金的伸长率可达3200％以上。
也有人用应变速率敏感性指数m值来定义超塑性，当材料的m值大于0．3时，材料即具有超塑性。
金属材料在超塑性状态下的宏观变形特征，可用大变形、小应力、无缩颈、易成形等来描述。
1) 大变形超塑性材料在单向拉伸时伸长率占极高，目前已有占达8000％以上的报道。
超塑性材料塑性变形的稳定性、均匀性要比普通材料好得多，这就使材料成形性能大为改善，可以使许多形状复杂，难以成形构件的一次成形变为可能。
2) 小应力材料在超塑性变形过程中的变形抗力很小，它往往具有粘性或半粘性流动的特点，在最佳超塑变形条件下，超塑流变应力σ通常是常规变形的几分之一乃至几十分之一。
例如，Zn-22％Al合金在超塑变形时的流动应力不超过2MPa，钛合金板料超塑成形时，其流动应力也只有几十兆帕甚至几兆帕。
超塑性现象48页PPT
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
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40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
超塑性现象பைடு நூலகம்
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
超塑性
塑性，是指在外力作用下，材料能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力。
当材料中的应力超过屈服点时，塑性被激活（也就是说，有塑性应变发生）。
对大多数的工程材料,当其应力低于比例极限（弹性极限）时,应力一应变关系是线性的，表现为弹性行为，也就是说，当移走载荷时，其应变也完全消失。
而应力超过弹性极限后，发生的变形包括弹性变形和塑性变形两部分，塑性变形不可逆。
评价金属材料的塑性指标包括伸长率（延伸率）A 和断面收缩率Z表示。
韧性表示材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。
韧性越好，则发生脆性断裂的可能性越小。
韧性可在材料科学及冶金学上，韧性是指当承受应力时对折断的抵抗，其定义为材料在破裂前所能吸收的能量与体积的比值。
超塑性是指在特定的条件下，即在低的应变速率(ε=10-2～10-4s-1)，一定的变形温度(约为热力学熔化温度的一半)和稳定而细小的晶粒度(0.5～5μm)的条件下，某些金属或合金呈现低强度和大伸长率的一种特性。
超塑性成形 - 超塑性成形的特点1)金属塑性大为提高过去认为只能采用铸造成形而不能锻造成形的镍基合金，也可进行超塑性模锻成形，因而扩大了可锻金属的种类。
2)金属的变形抗力很小一般超塑性模锻的总压力只相当于普通模锻的几分之一到几十分之一，因此，可在吨位小的设备上模锻出较大的制件3)加工精度高超塑性成形加工可获得尺寸精密、形状复杂、晶粒组织均匀细小的薄壁制件，其力学性能均匀一致，机械加工余量小，甚至不需切削加工即可使用。
因此，超塑性成形是实现少或无切削加工和精密成形的新途径。
超塑性是指材料在一定的内部条件和外部条件下，呈现出异常低的流变抗力、异常高的流变性能的现象。
超塑性的特点有大延伸率，无缩颈，小应力，易成形。
最近超塑性成形工艺将在航天、汽车、车厢制造等部门中广泛采用，所用的超塑性合金包括铝、镁、钛、碳钢、不锈钢和高温合金等。
超塑性是一种奇特的现象具有超塑性的合金能像饴糖一样伸长10倍、20倍甚至上百倍，既不出现缩颈，也不会断裂。
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。
超塑性研究
Al基复合材料超塑性相关研究1概念介绍与总述超塑性：是指材料在一定的内部条件（如晶粒形状、尺寸和相变等）和外部条件（如温度、应变速率等）下，呈现出异常低的流变抗力及异常高的流变性能的现象。
1.1超塑性变形特点超塑性现象从发现到深入研究经历了几十年的时间，自上世纪70 年代以来，世界各工业发达国家包括美、英、法、日以及前苏联等竞相研究金属超塑性技术，掀起了超塑性应用技术及理论研究的热潮，已经发现具有超塑性的金属材料已达200 多种以上，特别是近年来，由于陶瓷及其复合材料超塑性研究取得了突破性的进展，超塑性研究范围从金属材料扩展到了非金属领域[1-4]。
与一般塑性变形不同，超塑性变形具有以下特点：（1）非常大的延伸率，一般200%，最大可达5000%以上。
（2）变形抗力小，无或少加工硬化，易变形。
（3）很强的抗缩颈能力，可发生很大变形而无明显的局部缩颈。
（4）对应变速率非常敏感，m 值一般大于0.3。
（5）对晶粒尺寸、状态敏感，一般要求微细晶粒。
一些超塑性合金及复合材料因变形性能优异，在航空航天、汽车制造等工业部门的应用前景越来越广阔，尤其适宜用于制备形状复杂的构件[5]。
1.2 超塑性变形影响因素超塑性是材料在特定条件下表现出来的一种综合机械性能，其影响因素有很多，下面就其主要的集中因素进行分析1.2.1 应变速率的影响应变速率是影响超塑性的重要因素，应变速率ε对流动应力δ和应变率敏感系数m有显著影响；m 值较小，应力随应变速率变化缓慢，m 值大，应力随应变速率变化剧烈，在此范围内的材料变形具有很高的应变速率敏感性，且超塑性好，是实现超塑性变形的最佳应变速率范围。
1.2.2 变形温度的影响温度对超塑性变形有关参数的影响主要有：（a）随着温度升高，流动应力普遍下降，曲线也向高应变速率方向移动；（b）随着温度升高，m 值增大，曲线峰值向高应变速率方向移动；（c）当应变速率很高时，m 值对温度的敏感性减弱。
超塑性
金属超塑性成形工艺及其发展超塑性是指材料在一定的内部（组织）条件（如晶粒形状及尺寸，相变等）和外部（环境）条件下（如温度、应变速率等），呈现出异常低的流变抗力、异常高的流变性能（例如大的延伸率）的现象。
超塑性现象最早的报道是在1920年，ROSENHAIN等发现Zn-4Cu-7Al合金在低速弯曲时，可以弯曲近180º。
1934年，C.P.PEARSON发现Pb-Sn共晶合金在室温低速拉伸时可以得到2000％的延伸率。
但是由于第二次世界大战，这方面的研究设有进行下去。
1945年A.A.BOCHV AR等发现Zn-Al共析合金具有异常高的延伸率并提出“超塑性”这一名词。
1964年，W.A.BACKOFEN对Zn-Al合金进行了系统的研究，并提出了应变速率敏感性指数m值这个新概念，为超塑性研究奠定了基础。
金属超塑性可以分为几类，主要是以下两种：①细晶超塑性（又称组织超塑性或恒温超塑性），其内在条件是具有稳定的等轴细晶组织，外在条件是每种超塑性材料应在特定的温度及速率下变形；②相变超塑性（又称环境超塑性），是指在材料相变点上下进行温度循环的同时对试样加载，事次循环中试样得到累积的大变形。
目前研究和应用最事的超塑性现象属于前者。
从60年代起，各国学者在超塑性材料学、力学、机理、成形学等方面进行了大量的研究并初步形成了比较完整的理论体系。
超塑性既是一门科学，一又是一种工艺技术。
利用它可以在小吨位设备上实现形状复杂、其他塑性加工工艺难以或不能进行的零件的精密成形。
在超塑性材料学方面，上述经典的超塑性理论对于“超塑性材料”规定的“均匀、稳定、等轴、细晶”的苛刻条件对超塑性的应用有很大的限制。
人们从为数甚少的“天然”超塑性材料（例如Pb-Sn及Zn-Al合金等）开始，进而研制“专门”的超塑性材料（例如Al-Cu-Zr合金等），其应用范围很小。
70年代起人们注意开发工业牌号合金的超塑性、基于上述组织条件，在超塑性变形或成形前要对材料进行细化晶粒的预处理，包括热处理和形变热处理，有些处理工艺相当繁杂，消耗了能源、人力和材料。
浅谈自己对超塑性认识
浅谈自己对于超塑性的理解这学期新选修了《特种精密成型工艺》这门课程，当时就很好奇什么是特种成型工艺？这些工艺技术“特种”在什么地方？相比于其他成型工艺，这些工艺“特种”在什么地方？随着新学期的开始，课程也就开始了，也慢慢的解决了自己心中的疑问！首先学到的就是超塑性成型工艺。
对于超塑性成型工艺，除了上课老师讲解的，课下我也从网上和其他书中做了许多了解，对超塑性这种工艺技术，有了一个框架。
超塑性成型工艺，使得塑性成形工艺更加省力，更加有效率，经济性更强，它的存在有很重要的意义！一、超塑性技术的发展金属材料的超塑性是指金属在特定条件(晶粒细化、极低的变形速度及等温变形)下，具有更大的塑性。
如低碳钢拉伸时延伸率只有30~40%，塑性好的有色金属也只有60~70%，但超塑性状态。
一般认为塑性差的金属延伸率在100~200%范围内，塑性好的金属延伸率在500~2000%范围内。
早在1920年，德国W.Rosenhain等人将冷轧后的Zn-Al-Cu三元共晶金的铝板慢速弯曲的时候，发现这种脆性材料被弯成180°而未出现裂纹，它和普通晶体材料大不相同。
他们推断这种负荷速度有密切依赖关系的异常现象，可能是由于加工产生了非晶质。
1934年，英国C.E.pearson初次对共晶合金的异常弯曲进行了详细研究。
这种合金的挤压材料很脆，容易破裂，可是C.E.pearson将其缓慢拉伸，得到了伸长率为2000%的试样。
很奇怪的是这种慢速大延伸的金属，在落地实验中呈脆性断裂，这是一个更大的发现，在当时虽然引起了一部分人的强烈反响，但在第二次世界大战的却被搁置了。
第二次世界大战后，前苏联科学家对金属的异常延伸现象进行了系统研究，用Zn-Al共析合金在高温拉伸试验中得到异常的伸长率，并应用于“超塑性”这个词汇。
1962年，美国E.E.Underwood发表了一篇评论解说性文章，从冶金学的角度分析了实现超塑性成形的可能性、条件及基本原理。
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Lesson Five
超塑性的历史及发展
超 塑 性 现 象 最 早 的 报 道 是 在 1920 年 ， 德 国 人 罗 申 汉 （ N.Rosenhaim ）等发现 Zn-4Cu-7Al 合金在低速弯曲时， 可以弯曲近 180 度。 1934 年，英国的 C.P.Pearson 发现 PbSn共晶合金在室温低速拉伸时可以得到2000%的延伸率。 1945年前苏联的 A.A.Bochvar等发现 Zn-Al共析合金具有异 常高的延伸率并提出“超塑性”这一名词。 1964 年，美国 的 W.A.Backofen 对 Zn-Al 合金进行了系统的研究，并提出 了应变速率敏感性指数－m值这个新概念，为超塑性研究奠 定了基础。上世纪六十年代后期及七十年代，世界上形成了 超塑性研究的高潮。
K
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m
Mg-Al共晶合金的应变速率与 (a)流动应力 (b)敏感系数m的关系
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Lesson Five
应变速度敏感性系数：
m d ln d ln
应变速率与流动应力曲线可划分为三个区域，即低应变速 率区Ⅰ、高应变速率区Ⅱ和超塑性区Ⅲ，在Ⅰ区和Ⅲ区中 m<0.3，在Ⅱ区中m>0.3。
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高级合金 901 Ti-6Al-4V
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0.6
1220
650
－ 0.85
400 >1000
900～950 800～1000
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Lesson Five
高级合金 IN744Fe-6.5Ni-26Cr Ni-26.2Fe-34.9Cr-0.58Ti IN100 纯金属 Zn（商业用） Ni U700 Zr合金 Al商业用）
超塑性的概念 超塑性的力学特征 超塑性的组织特征 超塑性的机理 超塑性的应用
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Lesson Five
超塑性的概念
超塑性是指材料在一定的内部（组织）条件（如晶 粒形状及尺寸、相变等）和外部（环境）条件下 （如温度、应变速率等），呈现出异常低的流变抗 力、异常高的流变性能（例如大的延伸率）的现象。 一般说来，如果材料的延伸率超过 100 ％，就可称 为超塑性。凡具有能超过 100 ％延伸率的材料，则 称之为超塑性材料。现代已知的超塑性材料之延伸 率最大可超过1000％，有的甚至可达2000％
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超塑性的分类
组织超塑性或恒温超塑性。根据材料的组织形态特点也称之 为微细晶粒超塑性。 特点是材料具有微细的等轴晶粒组织。 温度：Ts≥0.5Tm（Ts和Tm分别为超塑变形和材料熔点温度 的绝对温度） 变形速度：10-4~10-1/s。 微细晶粒尺寸其范围在0.5～5μm之间。一般来说，晶粒越细 越有利于塑性的发展，但对有些材料来说（例如Ti合金）晶 粒尺寸达几十微米时仍有很好的超塑性能。 由于超塑性变形是在一定的温度区间进行的，因此即使初始 组织具有微细晶粒尺寸，如果热稳定性差，在变形过程中晶 粒迅速长大的话，仍不能获得良好的超塑性。 2016/1/21 12
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Lesson Five
特别引人注意的是，近几十年来金属超塑性已在工业生产领 域中获得了较为广泛的应用。一些超塑性的 Zn 合金、 Al 合 金、 Ti 合金、 Cu 合金以及黑色金属等正以它们优异的变形 性能和材质均匀等特点，在航空航天以及汽车的零部件生产、 工艺品制造、仪器仪表壳罩件和一些复杂形状构件的生产中 起到了不可替代的作用。
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0.5 0.5 0.5
1000 >1000 1000
950 795～855 1093
0.2 － 0.42 0.5 －
400 225 1000 200 6000(扭转)
20～70 820 1035 900 377～577
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超塑性的力学特征
流动应力
在超塑性材料中，流动 应力特别敏感于应变速 率。如图所示，用对数 坐标表示的流动应力与 应变速率的关系曲线呈 “S”形。
纳米铜的室温超塑性
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在不同温度下ZnAl22的拉伸变形(250℃时延伸 率 1083 % )
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Bi-44Sn挤压材料在慢 速拉伸下出现异常大的 延伸率（ 1950 % ）
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晶粒的大小对流动应力及 m值也有明显的影响。一般来说， 具有良好超塑性的起始晶粒度一般应＜ 10μm ，最好是＜ 5μm。
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晶粒越细小：
除Ⅲ区外，在所有应变速率条件下，流动应力都下 降，特别是在低应变速率下更为明显； Ⅱ区和Ⅲ区的过渡推向高应变速率范围； m的最大峰值增加，并移向高应变速率区
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流动应力对温度十分敏感。提高变形温度将发生如图所示的 变化
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随着温度的升高： 流动应力的水平将普遍下降，但在高应变速率时的 变化不如低应变时显著 m的最大峰值升高，并移向高应变速率区 在最大应变速率和最小应变速率这两端， m值对温 度的敏感性较差，即在接近蠕变变形区及普通热加 工区，m值对温度的敏感性较差 Ⅰ/Ⅱ区和Ⅲ/Ⅱ区之间的过渡向高应变速率方向移 动
440～520 450 675 350～400
Sn-38Pb
Bi-44Sn
0.59
－
1080
1950
20
20～30
Pb-Cd
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0.35
800
100
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m为应变速率敏感性指数
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Al基合金 Al-6Cu-0.5Zr Al-25.2Cu-5.2Si Al-4.2Zn-1.55Mg Al-10.72Zn-0.93Mg-0.42Zr Al-8Zn-1Mg-0.5Zr Al-33Cu-7Mg 0.5 0.43 0.9 0.9 － 0.72 1800～2000 1310 100 1550 >1000 >600 390～500 500 530 550 － 420～480
材料成形原理C Principle of Material Forming C 第五讲 Lesson Five
Lesson Five
第二章 金属的塑性
主要内容
Main Content 塑性的概念及塑性指标 影响塑性的主要因素
超塑性现象
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2.3 超塑性现象
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其它超塑性 在消除应力退火过程中，在应力作用下可以得到超 塑性。 Al-5%Si 及 Al-4%Cu 合金在溶解度曲线上下 施以循环加热可以得到超塑性，根据 Johnson 试验， 在具有异向性热膨胀的材料如 U， Zr 等，加热时可 有超塑性，称为异向超塑性。有人把 a-U 在有负荷 及照射下的变形也称为超塑性。球墨铸铁及灰铸铁 经特殊处理也可以得到超塑性。
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超塑性的组织特征
试验研究结果表明，于超塑性变形时晶粒的等轴性 保持不变，并在变形后通常可以看到晶粒有些长大。 在正常微细晶粒超塑性显微组织中在 500 ％的应变 下晶粒尺寸可能增加 50 ％或 100 ％。有人在 Sn － 5 ％Bi合金上发现，延伸率达1000％时，晶粒仍保持 等轴并发现晶粒长大了好几倍。
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典型的超塑性材料
目前已知的超塑性金属及合金已有数百种， 按基体区分，有 Zn 、 Al 、 Ti 、 Mg 、 Ni 、 Pb 、 Sn、Zr、Fe基等合金。其中包括共析合金、 共晶、多元合金、高级合金等类型的合金。 部分典型的超塑性合金见下表
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Lesson Five
合金成分（Wt%） 共析合金 Zn-22Al 共晶合金 Zn-5Al
m
延伸率δ(%)
变形温度（℃）
0.5
>1500
200~300
0.48～0.5
300
200～360
Al-33Cu Al-Si Cu-Ag Mg-33Al
0.9 － 0.53 0.85
500 120 500 2100
2016/1/21
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Lesson Five
近年来超塑性在我国和世界上主要的发展方向主要有如下三 个方面： 先进材料超塑性的研究，这主要是指金属基复合材料、金属 间化合物、陶瓷等材料超塑性的开发，因为这些材料具有若 干优异的性能，在高技术领域具有广泛的应用前景。然而这 些材料一般加工性能较差，开发这些材料的超塑性对于其应 用具有重要意义 ； 高速超塑性的研究，提高超塑变形的速率，目的在于提高超 塑成形的生产率 ； 研究非理想超塑材料（例如供货态工业合金）的超塑性变形 规律，探讨降低对超塑变形材料的苛刻要求，而提高成形件 的质量，目的在于扩大超塑性技术的应用范围，使其发挥更 大的效益。
Lesson Five
相变超塑性或变态超塑性 这类超塑性，并不要求材料有超细晶粒，而是在一定的温度 和负荷条件下，经过多次的循环相变或同素异形转变获得大 延伸。 如碳素钢和低合金钢，加以一定的负荷，同时于A1、3温度上 下施以 反 复 的 一 定范围的加热和冷却，每一次循环发生 （ ag ） 的 两 次 转 变 ， 可 以 得 到 两 次 均 匀 延 伸 。 D.Oelschlä gel 等用 AISI1018 、 1045 、 1095 、 52100 等钢种试 验表明，延伸率可达到500%以上。 变形的特点：初期时每一次循环的变形量比较小，而在一定 次数之后，例如几十次之后，每一次循环可以得到逐步加大 的变形，到断裂时，可以累积为大延伸。