金属的超塑性变形

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金属塑性成型原理-知识点

名词解释塑性成型：金属材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成形并获得一定力学性能的加工方法加工硬化：略动态回复：在热塑性变形过程中发生的回复动态再结晶：在热塑性变形过程中发生的结晶超塑性变形：一定的化学成分、特定的显微组织及转变能力、特定的变形温度和变形速率等，则金属会表现出异乎寻常的高塑性状态塑性：金属在外力作用下，能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力。

屈服准则（塑性条件）：在一定的变形条件下，只有当各应力分量之间符合一定关系时，指点才开始进入塑性状态，这种关系成为屈服准则。

塑性指标：为衡量金属材料塑性的好坏，需要有一种数量上的指标。

晶粒度：表示金属材料晶粒大小的程度，由单位面积所包含晶粒个数来衡量，或晶粒平均直径大小。

填空1、塑性成形的特点（或大题？）1组织性能好（成形过程中，内部组织发生显著变化）2材料利用率高（金属成形是靠金属在塑性状态下的体积转移来实现的，不切削，废料少，流线合理）3尺寸精度高（可达到无切削或少切屑的要求）4生产效率高适于大批量生产失稳——压缩失稳和拉伸失稳按照成形特点分为1块料成形（一次加工、轧制、挤压、拉拔、二次加工、自由锻、模锻2板料成形多晶体塑性变形——晶内变形（滑移，孪生）和晶界变形超塑性的种类——细晶超塑性、相变超塑性冷塑性变形组织变化——1晶粒形状的变化2晶粒内产生亚结构3晶粒位向改变固溶强化、柯氏气团、吕德斯带（当金属变形量恰好处在屈服延伸范围时，金属表面会出现粗超不平、变形不均匀的痕迹，称为吕德斯带）金属的化学成分对钢的影响（C略、P冷脆、S热脆、N兰脆、H白点氢脆、O塑性下降热脆）；组织的影响——单相比多相塑性好、细晶比粗晶好、铸造组织由于有粗大的柱状晶粒和偏析、夹杂、气泡、疏松等缺陷、塑性降低。

摩擦分类——干摩擦、边界摩擦、流体摩擦摩擦机理——表面凹凸学说、分子吸附学说、粘着理论库伦摩擦条件T=up 常摩擦力条件t=mK塑性成形润滑——1、特种流体润滑法2、表面磷化-皂化处理3、表面镀软金属常见缺陷——毛细裂纹、结疤、折叠、非金属夹杂、碳化物偏析、异金属杂物、白点、缩口残余影响晶粒大小的主要因素——加热温度、变形程度、机械阻碍物常用润滑剂——液体润滑剂、固体润滑剂（干性固体润滑剂、软化型固体润滑剂）问答题1、提高金属塑性的基本途径1、提高材料成分和组织的均匀性2、合理选择变形温度和应变速率3、选择三向压缩性较强的变形方式4、减小变形的不均匀性2、塑性成形中的摩擦特点1、伴随有变形金属的塑性流动2、接触面上压强高3、实际接触面积大4、不断有新的摩擦面产生5、常在高温下产生摩擦3、塑性成形中对润滑剂的要求1、应有良好的耐压性能2、应有良好的耐热性能3、应有冷却模具的作用4、应无腐蚀作用5、应无毒6、应使用方便、清理方便4、防止产生裂纹的原则措施1、增加静水压力2、选择和控制适合的变形温度和变形速度3、采用中间退火，以便消除变形过程中产生的硬化、变形不均匀、残余应力等。

13.5金属的超塑性

第五节金属的超塑性
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。

超塑性成形的原理和应用

超塑性成形的原理和应用1. 超塑性成形的概念超塑性成形是一种可以在极高温度下并且应力条件下进行的金属塑性变形技术。

它的特点是在高温下，金属材料具有极高的塑性，可以在较小的应力下实现大变形。

超塑性成形主要应用于高温合金的成形加工，如航空航天零部件、发动机叶片和复杂形状的零件等。

2. 超塑性成形的原理超塑性成形的原理是通过改变金属材料的晶体结构和形变机制来实现。

在高温下，金属材料的晶体结构会发生变化，从原来的多晶结构转变为细小的晶粒。

这种细小晶粒的结构使得金属材料在高温下具有较高的塑性。

超塑性成形的变形机制主要有固溶变形机制和晶界滑移机制。

固溶变形机制是指在晶体内部出现位错和断裂，通过位错运动和撤消来实现变形。

晶界滑移机制是指晶界变形的滑移和滑动机制，在晶界上形成高密度的位错和滑移。

3. 超塑性成形的应用超塑性成形的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：3.1 航空航天领域在航空航天领域，超塑性成形可以用于制造各种复杂形状的零部件，如发动机叶片、涡轮盘等。

超塑性成形能够在一次成形过程中实现复杂形状的制造，不仅可以减少后续加工工序，还能够提高零件的质量和性能。

3.2 汽车制造领域在汽车制造领域，超塑性成形可以用于制造汽车车身和车身零部件。

通过超塑性成形，可以使得汽车的轻量化设计成为可能，提高汽车的燃油效率和性能。

3.3 铁路交通领域超塑性成形在铁路交通领域的应用主要集中在制造高速列车的车体和车轮等零部件。

通过超塑性成形，可以使得高速列车具有更好的抗风阻能力和稳定性，提高列车的运行速度和安全性。

3.4 石油化工领域在石油化工领域，超塑性成形可以用于制造各种复杂形状的化工设备，如反应器、换热器等。

超塑性成形能够使得化工设备具有更好的耐腐蚀性和耐压性，提高设备的使用寿命和效率。

3.5 其他领域此外，超塑性成形还可以应用于船舶制造、电子设备制造、科学研究等其他领域。

通过超塑性成形，可以制造出更加复杂和精密的零部件，提高产品的质量和性能。

超塑性金属

超塑性金属拉面，很多人都吃过。

一小块面团，随着厨师们双手的甩动，由一根到两根，由十根变成二十根，由小指粗到头发丝细，一气合成，中间不断，真是技术高超。

而细心的科学家们却想，如果有一种金属也能像拉面一样由粗到细，却中间不断裂，那么金属的应用又将会有一个新的空间。

塑性是金属自身具有的一种物理属性。

所谓塑性，是指当材料或物体受到外力作用时，所发生显著的变形而不立即断裂的性质。

塑性的大小，标志着材料变形能力的好坏。

对于同种材料来说，塑性愈高表示材料的杂质愈少，纯度愈高，使用起来也就愈平安。

同时，塑性好的材料，在加工过程中容易成形，可以制造出形状复杂的零件。

这种具有象拉面般柔软的金属叫做超塑性合金。

这种合金在一定的温度下，以适当的速度拉伸，其拉伸长度可以是原来长度的几倍，甚至十几倍，目前已有近百种金属具有这种超塑性能。

那么超塑性合金为什么会比一般的金属或合金的塑性好呢？这让我们先看一看它在结构上与普通金属到底有何不同。

普通金属在电子显微镜下的结构图，图中块状的物质我们称之为晶粒，它是在金属形成过程中，由金属原子组成的。

我们注意到这些晶粒体积庞大，形状千差万别，而且排列极不规那么。

同倍数放大镜下超塑性合金的结构图，超塑性合金的晶粒形状规那么精细，晶粒与晶粒之间的排列整齐有序。

这好比小孩子玩滑沙的游戏，当地面上沙层的沙粒越细，磨擦就越小，我们也就越容易在上面滑动；如果沙粒越大，磨擦力越大，滑动起来自然就非常困难了。

因此金属的晶粒越细，越整齐，它的塑性也就越好，同时也就越容易被拉伸。

我们再做一个试验，看看金属是如何被拉断的。

首先我们将铝棒固定在拉伸试验机上，然后施加拉力，一分钟后，铝棒中的某一部位迅速变细，我们看到此处的拉伸速度明显比其他位置的拉伸速度快，结果铝棒在变细的部位被拉断。

这个由粗变细，拉断的部位像脖颈一样的过程，科学上把它称为颈缩。

通过这个试验，我们了解到，一般金属变形能力很差的原因是宏观均匀变形能力差，容易早期出现颈缩，并由于颈缩导致了早期的断裂。

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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。

金属材料成型_3.6超塑性成型

5）超塑性无模拉拔成形
利用超塑性材料在超塑性状态下对温度的敏感性，只在被加工的棒料或管材外部加设感应加热圈，并在棒料或管材的两端施加载荷，当感应圈移动时，就会形成横截面周期变化，甚至非周期变化的棒形零件，或者是变壁厚的管形零件。
TWO
2
超塑性成型工艺特点
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。
图3-36 飞机上采用的部分SPF、SPF/DB构件
FOUR
4
超塑性成型重点企业
Luxfer 的集团公司 Superform USA 及其附属公司 Superform Aluminium 是全球最大的铝、镁和钛超塑成型零件供应商，主要为航空航天、汽车、卡车、铁路、医疗系统和建筑行业提供零件。Airstair 是一种内置于小型飞机门内的四级楼梯，需要制造有23 个焊接部件的铝组件。但 Superform USA 使用 PA M - S TA M P 对该组件进行了整体设计，实现了更轻量、刚性和低成本的解决方案。
图3-35 径向辅助压力拉深原理示意
4）超塑性挤压成形
将毛坯直接放入模具内一起加热到最佳的超塑性温度，保持恒温，以恒定的慢速加载、保压，在封闭的模具中进行压缩成形的工艺。它是利用超塑性合金在变形中的极低变形抗力进行挤压成形，故所使用的模具简单，寿命高，对变形程度大的零件，可一次成形，省去了中间退火程序，工序得到简化。它可成形零件和模具。
近年来，我国新机研制及改进机型中，前缘襟翼、鸭翼、整体壁板和腹鳍等大尺寸钛合金构件采用SPF/DB技术。针对型号对金属防热结构的需求，航天材料及工艺研究所开展了钛合金波纹板SPF 技术研究，成功制备出TC4 钛合金防热瓦等热结构部件。

金属塑性成形原理---第二章_金属塑性变形的物理基础

位错的攀移
❖ 螺型位错无攀移
❖ 正攀移——正刃型位错位错线上移
负刃型位错位错线下移
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位错的交割
❖ 两根刃型位错线都在各自的滑移面上移动，
则在相遇后交截分别形成各界，形成割阶后
仍分别在各自的平面内运动。
❖ 刃型位错和螺型位错交割时，在各自的位错
线上形成刃型割阶，位错线也能继续滑移。
❖ 螺型位错和螺型位错交割时，相交后形成的
❖ 假设：理想晶体两排原子相距为a，同排原子间距
为b。原子在平衡位置时，能量处于最低的位置。
在外力τ作用下，原子偏离平衡位置时，能量上升，
原子能量随位置的变化为一余弦函数。
❖ 通过计算晶体的临界剪切应力，并与实际的临界
剪切应力进行比较，人们发现，理论计算的剪切
强度比实验所得到的剪切强度要高一千倍以上。
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典型的晶胞结构
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典型的晶胞结构
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三种晶胞的晶格结构
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一、塑性变形机理
实际金属的晶体结构
❖ 单晶体:各方向上的原子密度不同——各向
异性
❖ 多晶体:晶粒方向性互相抵消——各向同性

❖ 塑性成形所用的金属材料绝大多数为多晶
体，其变形过程比单晶体复杂的多。
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多晶体塑性变形的分类
加工中，会使变形力显著增
加，对成形工件和模具都有
III．抛物线硬化阶段：
一定的损害作用；但利用金
与位错的交滑移过程有关，
θ3
随应变增加而降低，应力应变
属加工硬化的性质，对材料
曲线变为抛物线。
进行预处理，会使其力学性
能提高
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2.2 金属热态下的塑性变形

超塑性成形的原理及应用

超塑性成形的原理及应用1. 超塑性成形的定义超塑性成形是一种金属加工方法，通过在高温下施加压力使金属材料具有超塑性，从而实现复杂形状的制造。

2. 超塑性成形的原理超塑性成形的原理主要涉及金属材料的微观结构和形变机制。

2.1 微观结构超塑性材料具有特殊的微观结构，通常是由细小的晶粒和高温下的晶界扩散组成。

这种微观结构使得金属材料在高温下容易发生塑性变形。

2.2 形变机制超塑性成形主要通过两种形变机制实现：•滑移机制：材料的晶粒沿着晶界滑移，形成细长的晶粒。

这种滑移机制使得材料在高温下能够发生较大的塑性变形。

•胀裂机制：在高温下，材料变形时会在晶界产生小裂纹，然后通过扩散修复这些裂纹，完成塑性变形。

3. 超塑性成形的应用超塑性成形在许多工业领域都有广泛的应用，下面列举其中几个典型的应用。

3.1 航空航天工业超塑性成形在航空航天工业中被广泛应用于制造复杂形状的航空零部件，如发动机叶片、导向器等。

超塑性成形技术能够实现复杂曲率的制造，提高零部件的性能和寿命。

3.2 汽车工业超塑性成形在汽车工业中被应用于制造汽车外壳和车身构件。

由于超塑性成形能够实现复杂曲面的成形，可以有效减少焊接接头和减轻车身重量，从而提高汽车的燃油效率和安全性能。

3.3 石油化工工业超塑性成形在石油化工工业中常用于制造反应器、换热器和塔器等设备。

超塑性成形技术能够制造出更大尺寸的设备，降低焊接接头的数量和风险，提高设备的可靠性和安全性。

3.4 电子工业超塑性成形在电子工业中被应用于制造微型零部件，如手机外壳、导电网格等。

超塑性成形技术能够制造出更细小、复杂的零部件，满足电子产品越来越小型化、轻量化和高性能化的需求。

4. 超塑性成形的优点和挑战超塑性成形具有以下优点： - 可以制造出复杂形状的零部件，减少后续加工工序； - 可以提高材料的力学性能和耐腐蚀性能； - 可以减少材料的残余应力。

然而，超塑性成形也面临一些挑战： - 高温下的材料处理复杂，需要精确控制温度和应力； - 高温下的工艺条件对设备要求较高； - 需要选择合适的超塑性材料。

铝合金的超塑性研究

5083是Al-Mg系防锈铝中的典型合金。5083铝合金具有较高的强度，良好的塑性、抗腐蚀性及加工性等优点，是广泛应用于超塑成形的铝合金之一，已成为轨道交通工业超塑成形的热门材料。对5083铝合金的超塑性研究发现，细晶是获得优异超塑性的必需条件。热机处理（TMP）和等通道转角挤压（ECAP）是获得细晶结构的典型途径。 AA5083 的超塑性不仅依赖于合金的晶粒尺寸，而且与晶粒的稳定性密切相关。通过添加 Cr ， Mn，Zr和 Sc等元素可起到稳定晶粒尺寸的作用。 R. Kaibyshev等对添加0.2% Zr和1.6%Mn改良后的 AA5083研究发现，该合金在超塑成形时晶粒的稳定性有明显提高，并且的最大延伸率达到了1150%。随着超细晶材料制备技术的发展，AA5083低温高应变速率超塑性的研究也取得了一定的进展。Kyung-Tae Park等通过等通道转角挤压（ECAP）技术制备了晶粒尺寸为0.3μm的超细晶5083铝合金，并添加微量的 Sc元素改良该合金，使该合金实现了高应变速率超塑性，并指出高应变速率超塑性的现象是动态再结晶和晶粒大小在成形中得到良好保持共同作用的结果。据报道，工业用粗晶 AA5083延伸率可达到240%，细晶5083的延伸率可超过 500%。经过特殊处理的含有Zr、 Mn元素的 AA5083，其延伸率甚至可高达1000%。
铝合金的超塑性研究
一、超塑性概述
塑性是金属的重要属性之一，它指的是金属在外力作用下，无损而永久地改变形状的能力。金属材料的塑性是随着本身组织状态和变形条件的变化而变化的，在特定的组织结构和变形条件下，金属和合金可以呈现出异乎寻常的大变形能力，延伸率可达到百分之几百甚至百分之一千或几千以上，这种现象被称为超塑性。自上世纪20年代发现超塑性现象的半个多世纪以来，科学研究者们在材料的超塑性机理、冶金学、力学特性等方面开展了广泛的研究，已经发现了超过200种超塑性金属及合金。有些合金，特别是铝合金，在通常的供应状态就具有一定的超塑性。关于超塑性的定义目前尚未有一个严格确切的描述，通常认为超塑性是指材料在拉伸条件下，表现出异常高的延伸率而不发生缩颈与断裂的现象，当延伸率超过 100%时，即可称为超塑性。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，材料即表现出超塑性。

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。

超塑成形微观机理

超塑成形微观机理全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：超塑成形是一种重要的金属加工工艺，它能够通过控制金属的变形条件，使得金属在高温条件下达到极限的形变。

在超塑成形的过程中，微观机理是至关重要的，它直接影响着金属材料的变形能力和成形质量。

本文将探讨超塑成形的微观机理，帮助读者更好地理解这一先进的加工技术。

我们需要了解超塑成形的基本原理。

当金属材料处于高温状态时，晶粒内的滑移运动将变得更加容易，晶粒之间的结合力变弱，从而促使金属材料发生超塑性变形。

此时，金属材料具有较高的塑性变形能力，可以在很短的时间内充分变形，并且成形后的零件表面光洁度高，尺寸精度高，大大提高了金属制品的生产效率和质量。

在超塑成形的过程中，金属材料的微观结构起着至关重要的作用。

首先是晶粒内的位错运动。

在高温条件下，金属晶粒内存在大量的位错，当外力作用于金属材料时，这些位错将被激活，晶粒内的原子将向外扩散，晶粒逐渐变形。

这种位错运动是金属超塑性变形的基础机理，也是金属材料具有高塑性的根本原因之一。

其次是金属材料的再结晶过程。

在金属材料的高温状态下，由于晶粒间的结合力变弱，晶界扩散将变得更加容易，晶粒内的变形将导致晶粒之间的位错激发增加，从而引发晶界扩散和再结晶。

再结晶是金属材料在变形过程中，使其织构和晶粒尺寸得以优化的重要机制，也是金属超塑性成形的关键技术之一。

金属材料的颗粒质点变形也是金属超塑性变形的重要机理之一。

在高温条件下，金属材料表面的晶粒在变形过程中会出现颗粒间的滑移和滚动，从而促进颗粒质点的变形。

这种颗粒质点变形是金属超塑性变形中的一种重要变形方式，可以提高金属材料的形变能力和成形精度。

超塑成形微观机理涉及到晶粒内的位错运动、再结晶过程以及颗粒质点变形等多种机制。

通过控制这些微观机理，可以有效提高金属材料的变形能力和成形质量，实现更高效、更精密的金属加工。

深入研究超塑成形的微观机理，可以为金属材料的应用提供更多的可能性，推动金属制造技术的发展。

金属材料的超塑性变形机理研究

金属材料的超塑性变形机理研究一、引言金属材料超塑性变形是近几十年来广泛关注的一个热点领域。

超塑性变形技术由于其具有优异的加工性能及制造效率，成为当今先进制造技术发展的重要途径之一。

金属材料的超塑性变形机理研究是探究和揭示金属材料宏观性能与微观组织之间相互关系的一个重要手段，对于进一步提高金属材料的超塑性变形性能具有关键意义。

二、金属材料的超塑性变形机理研究的历史20世纪60年代，超塑性材料的工业应用逐渐发展。

从那时起，关于超塑性变形机理的理论研究便开始了。

当时，人们主要通过实验来探索超塑性材料的变形行为，开展了许多基础性研究，如Polaris-Pollock（PP）模型和Extended Ponte Castañeda（EPC）模型的提出等。

随着计算机的普及和发展，超塑性材料的模拟研究开始成为人们关注的重点领域，建立了一系列数值计算模型来模拟材料的超塑性变形行为，包括引用位错动力学方程描述的双位错理论、单晶模型、晶界模型等。

在金属材料的超塑性变形机理研究领域，体层滑移机制、晶胞旋转机制、晶胞流形变机制和晶界调控机制等方法被广泛应用。

正是这些关键机制的不断探索，才促使研究者对金属材料超塑性变形机理有了更加深入的认识。

目前，这些方法仍然是金属材料超塑性变形机理研究的重要手段。

三、超塑性变形行为的机理超塑性变形是指材料在高温和高应变速率下，可以在大应变范围内发生塑性变形。

超塑性变形机理涉及多个方面。

以下主要叙述晶界调控机制和位错动力学模型。

1. 晶界调控机制晶界及其特征在超塑性行为中扮演着重要的角色。

晶界的结构和位置对于颗粒内部的变形行为非常敏感。

与其它材料不同，超塑性材料在高温状态下，晶界抵制了高应变速率下的晶间剪切变形，从而导致晶界受力状态的变化。

Apel研究表明，晶界“软纹理”结构和塑性错配有助于增强晶界的粘滞性，这可能是形成超塑性变形机制的关键因素。

2. 位错动力学模型超塑性金属材料的变形机理可用位错动力学模型表示。

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。