超塑性成形与扩散连接技术PPT课件

Biblioteka Baidu于SPF／DB的材料常为钛合金(如Ti一6Al一4V)，钛合 金SPF／DB构件已得到了广泛应用。许多新兴航材如高强 铝合金、铝锂合金、金属基复合材料(MMC)、金属间化合物 等的迅速发展和应用不断向SPF／DB工艺提出了新的挑战， 目前镍基合金(如Inconel718)、金属间化合物(如Ti3A1)及 颗粒增强的超塑性铝合金的SPF／DB成形工艺正在研制之 中，处于发展和试验阶段。
&2.扩散连接DB
扩散连接是在一定的温度和压力下, 经过一定时间,连接 界面原子间相互扩散,实现的可靠连接。
扩散连接的特点：
①可以进行内部及多点、大面积构件的连接，以及 电弧可达性不好或用熔焊方法根本不能实现的连接。 ②可成功连接用熔化焊和其他连接方法难以连接的 材料，如弥散强化型合金、活性金属、耐热合金、 陶瓷和复合材科等，特别适用于不同种类的金属、 非金属及异种材料的连接。 ③是一种高精密的连接方法，用这种方法连接后， 工件不变形，可以实现机械加工后的精密装配连接。
&3.超塑成形/扩散连接工艺SPF/DB
SPF／DB工艺是把超塑成形与扩散连接相结合用于制造 高精度大型零件的近无余量加工方法。当材料的超塑成形温 度与该材料的扩散连接温度相近时，可以在1次加热、加 压过程中完成超塑成形和扩散连接2道工序，从而制造出局 部加强或整体加强的结构件以及构形复杂的整体结构件。 如钛合金的超塑成形温度为850~ 970℃，扩散连接温度为 870~1280℃，由于在超塑成形温度下也可进行扩散连接，因 此有可能把这2种工艺结合，在1次加热、加压过程中完成 超塑成形和扩散连接2道工序。这种只需1次加热、加压过 程的SPF／DB工艺常见于板料的吹胀成形和扩散连接。
①可以使以往由许多零件经机械连接或焊接组装在一起的 大构件成形为大型整体结构件，极大地减少了零件和工装数 量，缩短了制造周期，降低了制造成本； ②可以为设计人员提供更大的自由度，设计出更合理 的结构，进一步提高结构承载效率，减轻结构件质量； ③采用这种技术制造的结构件整体性好，材料在扩散 连接后的界面完全消失，使整个结构成为一个整体， 极大地提高了结构的抗疲劳和抗腐蚀特性； ④材料在超塑成形过程中可承受很大的变形而不破裂，所以 可成形很复杂的结构件，这是用常规的冷成形方法根本做不 到或需多次成形方能实现的。
四种焊接方法的区别：
1、熔化焊接是利用外加热源使焊件局部加热至熔化状态，一般还同时 溶入填充金属（可加可不加），然后冷却结晶成一体的焊接方法。 2、钎焊一般都需要加入填充金属，与熔化焊的另一个区别是焊件不需 要加热至熔化，只需要把填充材料加热至溶化，然后利用焊件和填充金 属的毛细作用形成焊缝。 3、压力焊接一般不需要加入填充材料（一般称作焊料），在外加压力 的作用下，使焊件发生明显的塑性变形，并且在电阻焊中，还利用电阻 热使焊件局部熔化，冷却之后形成冶金作用的不可拆卸的焊接接头。 4、扩散焊一般也不需要加入填充材料，两个焊接紧密贴合，在一定温 度和压力的作用下，利用原子扩散的作用形成焊接接头，一般温度，压 力，焊接时间（或者称扩散时间）以及表面粗糙度会影响扩散焊的效果。
· 超塑性板材气胀成形、等温锻造、超塑挤压
及差温拉伸等。超塑成形技术(SPF)的应用范围已经 发展到锌铝合金、铝合金、钛合金、铜合金、镁合 金、镍基合金以及黑色金属材料，现又扩展到陶瓷 材料、复合材料、金属间化合物等近几十年来金属 超塑性已在工业生产领域中获得了较为广泛的应用。
· 超塑性材料正以其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。
超塑成形/扩散连接技术 (SPF／DB)
BY 机电 123 班 31 至 39 号学生
&1.超塑成型SPF
超塑性通常是指材料在拉伸条件下 表现出异常高的延伸率也不产生缩 颈与断裂现象。
· 1920年，Rosenhain等发现Zn-4Cu-7A1合金在低 速弯曲时可以弯曲近180。而不出现裂纹 · 1934年英国的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。 · 1945年前苏联的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Backofen提出了应变速率敏感性 指数m值，为超塑性研究奠定了基础。20世纪60 年代后期及70年代，世界上形成了超塑性研究的 高潮
图2所示为F-15型飞机的原装配式 龙骨结构件，上有75个零件，1420 个铆钉，需十几套模具、2套装配 夹具。后改用SPF／DB结构件，只 需4个零件、71个连接件，2套模具， 无需夹具。整个结构质量减轻25％， 总成本降低77％，其中工具成本降 低16％。
图3所示力F-15型飞机机身背部2块大 型壁板，长3048mm，宽1143mm。图 3(a)为原结构，是由蒙皮、隔框、桁 条组成的典型结构；现改用sPF／DB结 构，只需4块sPF／DB壁板，减少了9个 隔框、10根桁条、150个零件和5000个 铆钉，总质量减轻38．4％，总成本降 低53．4％。图4、图5为SPF／DB技术 在其他飞行器上的典型应用[嚣灌一 503。
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