习题3超塑性参考答案.docx

一、基本概念

应变速率敏感性指数、超册性

1.材料在变形过程中，应力-应变速率成幕律关系，那个指数就是应变速率敏感性因子m. 1964年美国人Backofen提出应力。与应变速率的关系式为（y=Kg'"

式屮：。为真应力，K为常数，e为真应变速率，m为应变速率敏感性指数，其值等于应力（。）一应变速率（e）对数Illi线的斜率。一般超塑性材料的m值在0.3至0.9 Z间，多数在0.4至0.8 Z间。

2.超塑性没有严格的界限，有些文献将延伸率超过100%的材料归类于超幫性，典空的情况是将百分之儿百的延伸率看作超塑性。分为组织、相变、具他超塑性三类

二、问答

1.超塑性变形应力应变对数关系的S曲线三个区域特征及其对应的变形机理。

対于超塑性材料，其拉伸的应力一应变速率对数曲线呈S形，通常可以根据应变速率的大小分成I、II、III三个区域。当应变速率非常低时，也会出现图中所示的0区域。图中同时给出了每个区域的典型变形机制、纽织特征、m、P和Q的典型值人小，Qgb和QI分别为品界滑移和品格扩散对应的激活能。在II区域内，应力随应变速率变化表现的最为剧烈, 正是在此应变速率敏感区内发生超塑性，此区域内的m值大于0.3,而低于或高于这个应变速率范围内的区域其m值均小于0.3,不会表现出超鴉性。对于应变速率较慢的0区和I区内的变形机制存在争议，有些学者认为该区域的主要变形机制为位错滑移，另-•些学者认为该区域的变形特点是由于材料中的杂质颗粒使塑性流动存在一个临界应力引起的，但关于临界应力的木质含义、人小及影响因素尚不明确，还有些学者认为该区域的变形机制仍为晶界滑移，只是晶粒尺寸的氏大降低了蠕变速率。（9章，3.1处）

2•请至少列举超塑性变形m值测定的3种方法。

①等应变速率拉伸法。②等速度法③速度突变法（9章。5处）

3.请简述超塑性变形激活能Q的测定方法。

° =处宀"（磊）

当”=0时•则上式成为

a = K?-exp«2/KT）

或/Ci<7lz-exp（—Q/RTy（2. 139）

式中:

对式（2・139》两边取对数•则

I" = IgK I + 占—磊炮。

因为拉伸时•如夹头速度u不变•试件性度丫较长•则可视6

为常数•则

却”-磊1" +常数<2. 140）

所以■在某一温度丁及某一应变速率£下拉伸•测得。•再以速

度突变法测彳9皿值・代入式C2. !40）t可得1/T-^lgcr坐标上的一

个点•再在另一温度和同一应变速率下测得另一ofiV如此反复进

行•就可得图2. 38所示的散点•然后用线性回归法绘成一直线•直

线的斜率就足等从中就町以求御Q（ft.

re N・ 3H M A M

测定磁活Hfe.呵以惟Mh空形机理.如洌铝K仲材*4的rtfcWiftU与北材料的H 瘁扩敬來枷能和近・则可徘姊空书以从存扩敵为主. bi 上・如槓MBftO 澈油rWU 1• W«l 町打輸肠空，

以内住形为主.

4.请阐述组织超塑性变形所需要的3个条件。

一般提到超删性，就是指这一类超鴉性。实现组织超鴉性应具备三个条件，即：晶粒度细小；

变形温度恒定；应变速率缓慢。

三、判断

1.对于超册性变形，高的m值是获得高超塑性伸长率的充要条件，m值越人，一般所获得的伸长率越高。X

2.超塑性变形条件下的激活能接近主要相或基体金属的品界扩散激活能，与体扩散激活能的一半相当。V

3.将某种铝合金晶粒细化至约6g m,在-定的温度和应变速率下变形，该合金便会呈现出超塑性。X

四、综合计算分析

1.采用高温单轴拉伸方法研究某种铝合金的热变形行为，板形拉伸试样厚2mm,宽和标距长度分别为6mm和lOmrm采用不同的变形加载条件得到如下典型试验数据。

①变形温度500°C,拉伸机夹头恒定移动速度0.01mm/s,拉伸完成后将断裂后的试样拼合测量标距部分长度为80mm,宽和厚度分别为3mm和0.5mm,下表给出了计算机记录的部分载荷和位移数据。

②变形温度380°C,拉伸机夹头恒定移动速度3mm/s,拉伸完成后将断裂后的试样拼合测最标距部分长度为13mm,宽和厚度分别为5.8mm和1.8mm,下表给岀了计算机记录的部分载荷和位移数据。

③变形温度180°C,拉伸机夹头对样品施加恒定的应力200MPa,拉伸完成后将断裂后的试样拼合测虽标距部分长度为12mm,宽和厚度分别为5.86mm和1.88mm,下表给出了计算机记录的部分位移和吋间数据。

试计算与分析：

（1）任选一种加载条件，计算试样断裂示伸长率的工程应变和真应变。

（2）任选一种加载条件，对于加载条件①和②，计算拉伸至位移为0.4mm时伸长率的真应变与该时刻的真应力，对于加载条件③，计算拉伸至位移为0.3mm时对■应的应变速率与该时刻的加载载荷大小。

（3）分别给出3种加载条件下槊性变形的基木木构关系方程，对于加载条件③假设试验材

料为纯金属。