超塑性成形与扩散连接技术
3.扩散连接
用这种新的热加工方法可以制造钛合金 薄壁复杂结构件（飞机大型壁板、翼梁、舱 门、发动机叶片），并已经在航天、航空领 域得到应用，如波音747飞机上有70多个 钛合金结构件就是应用这种方法制造的。用 这种方法制成的结构件，与常规方法相比质 量小，刚度大，可减轻质量30％，降低成 本50％，提高加工效率20倍.
特点
无铸造组织，无熔焊缺陷；实现难焊材料的 连接；精度高，变形小；可进行大面积板及圆 柱的连接；采用中间层可减少残余应力。 无法进行连续式批量生产；时间长，成本高； 接合表面要求严格；投资大，工件尺寸受到限 制。 2014-2-16 2
扩散连接可以分为直接扩散连接和添加中间层的 扩散连接； 从是否产生液相角度又可分为固相扩散连接和液 相扩散连接； 从连接环境上，还可分为真空扩散连接和保护气 氛环境下的扩散连接。
扩 散 连 接
diffusion bonding
扩散连接特别适合异种金属材料、陶瓷、 金属间化合物、非晶态及单晶合金等新材料 的接合 广泛应用于航空、航天、仪表及电子等 国防部门，并逐步扩展到机械、化工及汽车 制造等领域
定义
相互接触的材料表面，在高温和压力的作用 下，被连接表面相互靠近，局部发生塑性变形， 原子间产生相互扩散，在界面形成了新的扩散 层，从而形成可靠连接的接头。
扩散连接一般在真空、不活性气体（Ar、 N2）或大气气氛环境下进行。一般来说， 真空扩散连接的接头强度高于在不活性气 体和空气中连接的接头强度。计算和实验 结果表明，真空室内的真空度在常用的规 范范围内（1.33～1.33×10-3Pa），就 足以保证连接表面达到一定的清洁度，从 而确保实现可靠连接。
5
(2)接触表面激活阶段 不同材料的原子在 高温下相互扩散，晶 界发生迁移及微小孔 洞消失，在界面形成 不连续的结合层。
4.超塑成形_扩散焊接组合工艺的技术概况与应用
超塑成形/扩散焊接组合工艺的技术概况与应用李 枫,陈明和,范 平,王荣华,朱丽瑛,周兆峰(南京航空航天大学机电学院,江苏南京210016)摘 要:介绍了超塑材料的发展,概述了超塑成形、扩散焊接及其组合工艺的原理和特点,并指出了此种加工工艺的优缺点。
用超塑等温锻造、板材气胀成形和超塑挤压等超塑成形方法以及用超塑成形/扩散焊接组合工艺方法的国内外应用实例。
展望了超塑性的发展趋势,指出应开发新型的超塑性材料,探索已知材料的低温和高速超塑成形工艺,进一步拓展超塑性的应用领域。
关键词:超塑性;超塑性成形;扩散焊接;应用中图分类号:T G301 文献标志码:A 超塑成形(SPF)和超塑成形/扩散焊接组合工艺(SPF/DB)技术,在现代航空航天工业发展的推动下,经过近40年的开发研究和实验验证,已经进入实用阶段[1]。
特别值得注意的是,近十几年来金属超塑性已在工业生产领域获得了较为广泛的应用。
一些超塑性Ti合金、Al合金、Mg合金以及黑色金属等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[223]。
下面分别对超塑性材料发展; SPF和SPF/DB的技术特点;其应用现状及发展趋势四方面加以论述。
1 超塑性材料的发展超塑性材料是超塑成形和扩散焊接技术发展的基础。
到目前为止,已发现200多种金属和合金具有超塑性,不过可用于实际生产的只有少数材料,以钛合金、铝合金和镁合金3种材料为主。
正是由于超塑成形的生产优点明显,所以各国都极为重视超塑性材料的发展。
表1列出了目前已得到应用的常用铝合金和钛合金超塑性材料[425]。
钛合金是最早得到应用的超塑性材料,其技术相对成熟,也是目前应用最广泛的材料。
主要合金有Ti26Al24V、IM I550、IM I834、TiAl和GH4169等材料。
近年来,铝合金是继钛合金之后超塑研究的又一热点之一。
超塑性成形与扩散连接技术
提高产品质量和可靠性 降低生产成本和能耗 促进新产品的开发和上市 增强企业竞争力和市场地位
汇报人：XX
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智能化：通过引入人工智能、机器学 习等技术，实现超塑性成形与扩散连 接技术的智能化控制，提高生产效率 和产品质量。
绿色化：在环保意识日益增强的背景 下，超塑性成形与扩散连接技术将向 更加环保、绿色的方向发展，减少对 环境的负面影响。
航空航天领域：超塑性成形与扩散连接技术将进一步提高航空航天器的性能和可靠性。
比较：超塑性成形对材料的要求更为严 格，需要材料具备较好的塑性变形能力， 而扩散连接对材料的要求相对较为宽松。
应用范围：超塑性成形适用于轻质、薄 壁、复杂结构件的制作，而扩散连接适 用于金属、陶瓷、玻璃等材料的连接。
优点：超塑性成形与扩散连接技术能够提高材料成形极限，减少成形缺陷，提高产品质量。
缺点：超塑性成形与扩散连接技术需要较高的温度和压力，对设备要求较高，同时需要严格控制工艺参数，否则 容易造成成形失败或产品质量问题。
材料的热膨胀系数、弹性模量、 热导率等物理性能也是扩散连 接的重要考虑因素。
扩散连接对材料的要求包括材 料的纯净度、晶粒度、表面光 洁度等。
材料的厚度、形状、尺寸等 也会影响扩散连接的效果。
材料的可加工性、可焊性、可 连接性等也是扩散连接需要考
虑的因素。
航空航天领域：连接不同材料，提 高结构强度和疲劳性能
比较：超塑性成形与扩散连接技术在不同应用场景下各有优缺点，需要根据具体情况进行选择。
应用：超塑性成形与扩散连接技术在航空航天、汽车、精密机械等领域有广泛应用。
轻量化：超塑性成形与扩散连接技 术将向更轻、更薄的方向发展，以 满足现代工业对节能减排的需求。
材料超塑性和超塑成形_扩散连接技术及应用
1. 1 超塑性 ( Superplasticit y ,SP) 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 。当延伸率大于 100 %时 ,即
于卫新 :男 ,1981 年生 ,博士研究生 Tel :029288460465 E2mail : yuweixin @mail. nwp u. edu. cn 李淼泉 :通讯作者 ,男 ,1964 年 生 ,教授 ,博士 ,博士生导师 E2mail :ho neymli @nwp u. edu. cn
国内外学者对超塑性变形机制的研究已有很多 ,其结果 不尽相同 ,但在一些方面上取得了广泛的共识 。一般认为组 织超塑性变形机制以晶界滑动和晶粒转动为主 ,但还要靠其 他变形机制进行调节 。应变速率很小时 ( S 曲线 Ⅰ区和 Ⅰ、Ⅱ 区之间的过渡带) ,认为是靠空位扩散机制来调节 。随着应 变速率的增大 ,空位扩散机制相对减弱 ,位错运动的调节作 用相对增强[4 - 12] 。位错的存在必然伴随着动态回复和动态 再结晶 ,这也是超塑性变形中的软化机制 。超塑性变形会使 微观组织出现晶粒长大 、晶粒等轴化以及晶界圆弧化等现 象 ,这是由于变形过程中存在着动态再结晶或晶界迁移以及 同相晶粒相聚与合并的过程 。晶粒长大不单纯是加热的结 果 ,而是与变形有关 。适当提高变形速度 ,可抑制晶粒长大 的倾向[ 13 - 16 ] 。
为了便于分析和研究 ,通常把扩散连接分为 3 个阶段 (见图 1) :第一阶段为塑性变形使连接界面接触 。加压初期 的塑性变形可使接触面积达到连接总面积的 40 %～75 % ,后 续的接触过程主要靠蠕变进行 ,最后可达 90 %～95 % ,在金 属紧密接触后 ,原子开始相互扩散并交换电子 ,形成金属键 连接 。第二阶段为扩散 、界面迁移和孔洞消失 。与第一阶段 相比 ,该阶段中扩散的作用要大得多 。由于扩散的作用 ,大 部分孔洞消失 ,而且也会产生连接界面的移动 。该阶段通常 还会发生越过连接界面的晶粒生长或再结晶以及晶界迁移 , 使金属键连接变成牢固的冶金连接 。最后阶段为界面和孔 洞消失 。在这一阶段中主要是体积扩散 ,速度比较慢 ,通常 需要几十分钟到几十小时才能使晶粒穿过界面生长 ,原始界 面完全消失[29 - 32] 。
航空发动机空心风扇叶片的超塑成形和扩散连接制造技术
1
发动机的风扇叶片多采用钛合金材料，而钛合金在常温下屈服强度极高，塑性很差， 而且容易产生回弹，常规的金属工艺成形出的发动机叶片大多尺寸精度难以保证，而且 费时费力，不能很好地保证其性能。超塑成形/扩散焊接技术（Superplastic Forming and Diffusion Bonding，简称 SPF/DB）是利用材料在超塑性状态下良好的固态粘合性能而 发展起来的一种组合加工技术，采用 SPF/DB 工艺制造钛合金的多层板结构具有极大优 越性，该工艺可利用钛合金优良的超塑性和扩散连接性，用于制造钛合金多层结构件， 成本和重量约节省 30％～50％，它能节省工时，节约原料，提高效率，加工出重量轻而 结构刚度好的各种结构件。目前该工艺已成功地应用于成形航空航天钛合金的夹层结构 件，较为典型的如航空发动机的空心风扇叶片[1]。
2.1 超塑成形/扩散连接的概念 ........................................................................................ 2 2.1.1 超塑形（SPF） .................................................................................................... 2 2.1.2 扩散连接（DB） ................................................................................................. 3 2.1.3 超塑成形/扩散连接（SPF/DB） ........................................................................ 3
TC4多层板结构超塑成形_扩散连接工艺数值模拟与试验研究 (1)
南京航空航天大学硕士学位论文TC4多层板结构超塑成形/扩散连接工艺数值模拟与试验研究姓名：崔元杰申请学位级别：硕士专业：航空宇航制造工程指导教师：童国权2011-01南京航空航天大学硕士学位论文摘 要超塑成形/扩散连接（简称SPF/DB ）技术是航空航天大型复杂钛合金薄壁结构件制造的主要工艺方法之一，利用该技术制造的钛合金多层板结构设计上满足质量轻、刚性大的要求，工艺上突破传统的钣金成形方法，能够缩短制造周期，减少成本等。
国外已将SPF/DB 技术制造的钛合金多层板结构广泛应用于航空航天领域并取得显著的技术经济效益，目前国内钛合金多层板SPF/DB 技术在制造工艺与应用上与发达国家相比还存在差距，主要表现的工艺问题：三层板结构件面板易出现“沟槽”缺陷，四层板由于扩散连接面积大，若工艺过程控制不当，极易造成扩散连接不充分。
利用CAD 、CAE 计算机辅助设计技术进行结构优化已成为航空航天领域SPF/DB 工艺研究的重点内容之一。
针对上述的工艺问题，本文在TC4多层板SPF/DB 工艺研究中做了以下工作：首先提出了面板与芯板初始厚度比值1r （1r t t =面芯）、扩散连接宽度与面板初始厚度比值2r （2/r b t =面）是影响三层板结构件面板“沟槽”缺陷的两个重要结构参数。
根据三层板SPF/DB 工艺原理设计了模具结构与气路，借助有限元软件MARC 分析了1r 与2r 值对TC4三层板“沟槽”缺陷的影响规律，通过模拟比较得到：当t 面=2mm 时，t 芯=0.7mm ，b =4mm 的三层板结构模拟成形结果最佳。
最后在数值模拟的基础上，采用先DB 后SPF 的方法成功地进行了TC4三层板SPF/DB 试验研究，得到的三层板焊合率高、芯板壁厚分布均匀、面板无“沟槽”缺陷。
结果表明：TC4三层板SPF/DB 工艺中，当结构满足13r ≈，22r =时有利于减少面板“沟槽”缺陷；最佳DB 工艺参数为：温度900℃，扩散连接压力2~3.5MPa ，保压时间3600s ；最佳SPF 参数为：温度900℃，应变速率0.00098s -1，成形时间为2000s ，保压压力2.5MPa 。
超塑成形／扩散连接技术在航空航天的应用与进展现状
超塑成形／扩散连接技术在航空航天的应用与进展现状06014211（南昌航空大学航空制造学院，南昌 330063）摘要大量的工程材料都具有超塑性，以材料超塑性为理论基础的超塑成形／扩散连接技术是先进制造技术的一种，在航空航天等许多工业部门取得了愈来愈多的应用。
超塑成形／扩散连接(SPF／DB)技术关于现代和以后航空航天结构设计和制造有着重要和深远的阻碍，被称为21世纪大型复杂构件的高效费比制造技术。
分析了材料超塑性现象，超塑性变形机理研究进展。
超塑成形／扩散连技术的理论基础。
和超塑成形／扩散连接复合工艺的技术优势、研究进展和应用现状，并展望了超塑成形／扩散连接技术的进展趋势。
关键词超塑性超塑成形扩散连接超塑成形／扩散连接航空制造飞机前言超塑成形(SPF)和扩散连接(DB)技术，在现代航空航天工业进展的推动下，通过30连年的开发研究和验证实验，现已进入有历时期。
SPF和SPF／DB技术已经成为推动现代航空航天结构设计概念进展和冲破传统钣金成形方式的先进制造技术，因此，该技术的进展应用水平也已成为衡量一个国家航空航天生产能力和进展潜力的标志。
SPF/DB技术的研究已开展30余年，20世纪70年代初至80年代初的10年是sPF ／DB的开发研究和实验验证时期。
SPF／DB从实验室小规模基础工艺研究和验证慢慢进展到全尺寸零件的设计、制造和飞行实验。
20世纪80年代初至今是sPF／DB技术的生产应用和深切进展时期，其间SPF／DB工艺的基础研究加倍深切，生产技术取得较大进展[1]。
SPF／DB技术制造出的飞行器整体结构件，不仅能知足设计上的要求，如质量轻、刚性大；而且也能知足工艺上的要求，简化零件制造进程和构件的装配进程，缩短制造周期、减少手工劳动量和降低本钱。
另外，SPF／DB技术还能够制造空心结构件。
SPF ／DB技术在减轻飞行器质量、降低生产本钱方面显示出了庞大的优越性，日趋取得航空航天工业的高度重视。
国外超塑成形_扩散连接技术发展现状_朱林崎
制成 其 内 部结 构 为夹 层 结 构 美 英 法 日
空 航天 飞 行 器 零 部 件 的 生产 美 英 法 等 国
已研 制 出 夹 层 结 构 的 飞 机 缝 翼 机 翼 后 缘
,
等国 家都建立 了
、
S P F /D B
生产基地 英 国
。
,
哈 菲 尔 德 美 国 道格 拉 斯 等 公 司 均 已 建 成 生 产 线并 实 现 了工 艺 过程 的 自动化控 制
( 幻 保 证 界 面 胶 粘 剂热 稳定性
须严 防污 染
界 面胶
M 绝热
。
结论
应 用 上 述 的脱 粘 分 类 与 采 取 的 相 应 技
,
粘 剂 热 稳 定 性 也 是 稳 定 界 面 粘 接 的重 要 因
素
于
。
5 胶 粘剂 与 本文 选 用 的 J 0
T G A
E PD
,
术 的 考 核 结 果证 明 界面 粘 接 强 度 提 高 到
界 面 粘 接 是 一 种 极 其 复 杂 的 物 化过 程
,
粘
。
涉及 许 多 影 响 因 素
,
。
有些 因 素综 合 在 一 起
。
(3 ) 设 计 良好 的 工 装模具
,
在界 面 粘 接
。
因 此 解决 上 述 各 类 型 的 脱 粘 问 题 应 采 用综
过 程 中 许 多界 面 脱 粘 问 题是 因 工装 模 具 设
,
基 合金 的
SCP
技术
,
。
国
趋 势 为 深入 开 展 基 础 研 究工 作 开 发 新 型
外 铝 合金
,
S P F /D B
钛合金板材超塑成形和扩散连接件 通用技术规范-最新国标
钛合金板材超塑成形和扩散连接件通用技术规范1 范围本文件规定了钛合金板材超塑成形和扩散连接件（以下简称连接件）的技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存及质量证明文件。
本文件适用于TA15、TA32和TC4钛合金板材连接件的设计、制造和验收，其他钛合金板材的连接件参照使用。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 191 包装储运图示标志GB/T 228.1 金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法GB/T 3375 焊接术语GB/T 3620.1 钛及钛合金牌号和化学成分GB/T 3620.2 钛及钛合金加工产品化学成分允许偏差GB/T 4698（所有部分）海绵钛、钛及钛合金化学分析方法GB/T 5168 钛及钛合金高低倍组织检验方法GB/T 6394 金属平均晶粒度测定方法GB/T 8541 锻压术语JB/T 4008 无损检测液浸式超声纵波脉冲回波检测和评定不连续方法3 术语和定义GB/T 8541和GB/T 3375界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1超塑成形和扩散连接superplastic forming and diffusion bonding（SPF/DB）超塑成形与扩散连接（扩散焊）工艺相结合制造零件的方法，通常称超塑成形/扩散连接。
3.2超塑成形和扩散连接件 superplastic forming and diffusion bonding parts（SPF/DB parts）采用超塑成形和扩散连接（3.1）方法制造的零件，通常称超塑成形/扩散连接件。
3.3扩散连接焊合率 diffusion bonding rate在指定扩散连接界面发生扩散连接的焊合面积占界面面积的百分比。
3.4凹坑 pit成形过程中零件表面形成的点状凹陷，见图1a）。
先进塑性成形技术
先进塑性成形技术先进塑性成形技术简介一、微成型技术（Microform）微成型技术是一种仅有十几年历史的新兴技术,它是指以塑性加工的方法生产至少在二维方向上尺寸处于亚毫米级的零件或结构技术。
典型的微成型技术工艺有微挤压、微钣金、微模锻工艺等。
它是一种可以进行重复的批量生产复杂而有精密微细结构塑件的制造技术。
在微成形技术中，最突出的特点是微尺度效应。
1、微成型技术的特点及应用微成型技术继承了传统塑性加工技术生产效率高、材料利用率高、力学性能好等优点, 可以采用各种塑性加工方法, 如冲裁、拉伸、挤压和弯曲等, 精密成形各种复杂形状的微型零件, 广泛运用于电子和微机械产品中, 如集成电路引线框和紧固件。
微成型技术用于航空航天领域时可以大幅减少航天器的重量，如果把一颗人造地球卫星上的素有零部件都采用微成型技术加工成微观尺寸的话其重量将会变得非常轻，发射航天器所需的燃料也会相应地减少很多，这样就能使航空航天成本降低，另外，大部分航天器都属于一次性产品，减小其尺寸后可节省更多珍稀材料；微成型技术也可用于医疗卫生方向，比如人体微血管在被血液垃圾堵塞后容易导致脑淤血、冠心病等危险的发生，传统的治疗方法是采用搭桥等大手术，这样的手术本身就很危险而且会留下术后各种不适，对人体造成很大伤害。
采用微成型技术制造尺寸极为细小的机器人将其导入人体血管后用其自带的微型道具便可以疏通血管减少病人的痛苦。
2、现阶段微成型技术领域微成型技术是一种只有十几年历史的新兴技术，其理论基础和制造技术还很不完善。
现有的生产方法可以生产三维的单晶硅、纯金属和一些二元合金等微型部件, 在研究室中可以做出尺寸在微米级的齿轮等细小零部件，然而实际应用却并不多，并且多数情况下生产成本是非常高的, 且难以做到批量生产。
但是由于这一技术的诸多优势和广泛的应用领域，许多世界工业发达国家，如美国、日本及欧洲各国投入了大量资金资助相关研究。
美国国会把微电子机械系统作为21世纪重点发展的学科之一；日本政府和许多知名企业如Olympus等在微成型机械与微成型研究方面投入大量资金；德国研究技术部将微型机械系统列为新开发的重点项目，德国的CIRP成员也致力于微成型领域的研究。
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。
超塑成形／扩散连接技术在航空航天上的应用
(a)(b)
(c)(d)
图1扩散连接的三阶段模形
1.1.3超塑成形/扩散连接(SPF/DB)
SPF/DB是一种把超塑成形与扩散连接相结合用于制造高精度大形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
(a)(b)(c)
图2超塑成形/扩散连接的基本形式
用于SPF/DB组合工艺的扩散连接方法主要有三种:小变形固态扩散连接、过渡液相扩散连接和大变形/有限扩散连接。
在扩散连接过程中应采用惰性保护气体或真空,以防止氧化层的形成和生长。
对于常使用的钛合金而言,超塑成形和扩散连接技术条件和工艺参数具有兼容性,因此有可能在构件研制中把两种工艺组合在一个温度循环中,同时实现成形和连接。
在采用SPF/DB组合工艺进行多层结构的生产中,可以先扩散连接后超塑成形(DB/SPF),也可以先超塑成形后扩散连接(SPF/DB)。
DB/SPF工艺过程中,构件的芯板结构由板面的止焊剂图案而定,构件生产可在一次加热循环中完成,也可分为两道工序。
一道工序的
降低制造成本,提高系统可靠性和耐久性。
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&3.超塑成形/扩连接工艺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。
·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。
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。
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。
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
用于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。
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。
&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。