超塑性材料资料下载.pdf
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变形温度、应变速率外在条件：
变形温度、应变速率材料在特定条件下，呈现出异常塑性的现象异常塑性异常塑性异常低的流变抗力异常低的流变抗力异常高的流变性能（如很大的延伸率）异常高的流变性能（如很大的延伸率）有色金属：
有色金属：
200%；
可锻造的黑色金属：
100%；
脆性材料压缩：
呈现出明显的塑性脆性材料压缩：
呈现出明显的塑性3超塑性是材料本身的塑性超塑性是材料本身的塑性组织、相变组织、相变再结晶、固再结晶、固溶度变化等溶度变化等开发材料开发材料塑性的潜力塑性的潜力变形温度变形温度变形速度变形速度外部外部因素因素内部内部因素因素相互协调相互协调保持合理保持合理平衡平衡3.1概述概述43.1.23.1.2超塑性的发展超塑性的发展1920年，发现年，发现Zn4Cu7Al合金低速弯曲时，可弯曲近合金低速弯曲时，可弯曲近1801934年，英国发现年，英国发现Pb-Sn共晶合金在室温低速拉伸时可以共晶合金在室温低速拉伸时可以得到近乎无颈缩的得到近乎无颈缩的2000%的延伸率的延伸率第二次世界大战期间，由于战争的影响，这方面的研究没第二次世界大战期间，由于战争的影响，这方面的研究没有进行下去有进行下去1945年前苏联发现年前苏联发现Zn-Al共析合金具有异常高的延伸率并共析合金具有异常高的延伸率并提出“超塑性”这一名词提出“超塑性”这一名词1964年，美国提出了应变速率敏感性指数年，美国提出了应变速率敏感性指数:
m值这个新概念，值这个新概念，为超塑性研究奠定了基础为超塑性研究奠定了基础3.1概述概述53.1.33.1.3超塑性的分类超塑性的分类恒温超塑性（微细晶粒超塑性）相变超塑性其它超塑性按照实现超塑性的条件（组织、温度、应力按照实现超塑性的条件（组织、温度、应力状态等）一般分为以下几种：
状态等）一般分为以下几种：
3.1概述概述611）恒温超塑性）恒温超塑性（也称微细晶粒超塑性也称微细晶粒超塑性）成成形形条条件件稳定的等轴微细晶粒组织（通常稳定的等轴微细晶粒组织（通常0.55m）一定的温度区间（一定的温度区间（Ts=0.50.65Tm，Ts和和Tm分别为分别为超塑变形和材料熔点温度的绝对温度）超塑变形和材料熔点温度的绝对温度）一定的变形速度（应变速率在一定的变形速度（应变速率在10-410-1/S之间）之间）3.1概述概述722）相变超塑性）相变超塑性在一定温度范围和负荷条件下，经过多次循环相变同素异形转变获得大延伸。
Tt相变温度相变温度特特点点具有相变的金属及合金都可通过相变过程实现超塑性变形初期时每一次循环的变形量（）比较小，而在一定次数之后，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。
N3.1概述概述833）其它超塑性）其它超塑性在消除应力退火过程中可以得到超塑性在消除应力退火过程中可以得到超塑性AlAl-5%Si5%Si及及AlAl-4%Cu4%Cu合金在溶解度曲线上下施以循环加热合金在溶解度曲线上下施以循环加热可以得到超塑性可以得到超塑性在具有异向性热膨胀的材料如在具有异向性热膨胀的材料如UU，ZrZr等，加热时可有超等，加热时可有超塑性，称为异向超塑性塑性，称为异向超塑性球墨铸铁及灰铸铁经特殊处理也可得到超塑性球墨铸铁及灰铸铁经特殊处理也可得到超塑性由于技术较复杂，目前只限于实验室研究3.1概述概述93.1.43.1.4超塑性的特点超塑性的特点因此在比常规变形低得多的载荷下，可以成形出高质量、高精因此在比常规变形低得多的载荷下，可以成形出高质量、高精度的薄壁、薄腹板、高肋的和其它形状复杂的制品，并且可以度的薄壁、薄腹板、高肋的和其它形状复杂的制品，并且可以复制出模具上的精细的纹路和线条。
复制出模具上的精细的纹路和线条。
超塑性材料具有较低的流动应力超塑性材料具有较低的流动应力比常规变形高一个数量级以上的伸长率比常规变形高一个数量级以上的伸长率良好的流动性良好的流动性复制性复制性晶界滑移变形的比例大幅度提高晶界滑移变形的比例大幅度提高3.1概述概述10镁合金精密齿轮镁合金精密齿轮300,110-3/s，约，约1000秒完成秒完成3.1概述概述11Zr-Ti-Ni-Cu-Be精密器件精密器件齿轮齿轮凸轮凸轮成型条件：
成型条件：
390390，6.56.51010-44/s/s齿轮约齿轮约800800-10001000秒完成，凸轮约秒完成，凸轮约180180秒完成秒完成3.1概述概述123.23.2超塑性现象超塑性现象3.2.13.2.1超塑性本构方程超塑性本构方程mA式中：
式中：
超塑性流动应力超塑性流动应力应变速率应变速率AA材料常数材料常数mm应变速率敏感性指数，称为应变速率敏感性指数，称为mm值值贝可芬贝可芬（Backofen）（Backofen）方程方程3.2超塑性现象超塑性现象13dAmdm1mddlglgddddmmA求导求导上两式相除上两式相除当当m0.3时为超塑性材料时为超塑性材料3.2超塑性现象超塑性现象14对于普通材料，在进行单向拉伸实验时，很容易在局部对于普通材料，在进行单向拉伸实验时，很容易在局部产生颈缩，引起颈缩处的局部变形速度增加，由于产生颈缩，引起颈缩处的局部变形速度增加，由于m较小，较小，流动应力对应变速率不十分敏感，当变形超过一定限度，流动应力对应变速率不十分敏感，当变形超过一定限度，就会在颈缩处发生断裂。
就会在颈缩处发生断裂。
m值的物理意义是阻碍颈缩的发展，值的物理意义是阻碍颈缩的发展，维持变形的均匀性维持变形的均匀性3.2超塑性现象超塑性现象15超塑性材料由于超塑性材料由于m值较大，使得流动应力对应变值较大，使得流动应力对应变速率非常敏感，颈缩处的局部变形速度的增加，速率非常敏感，颈缩处的局部变形速度的增加，会使该区流动应力得到明显提高，使颈缩处发生会使该区流动应力得到明显提高，使颈缩处发生显著硬化，变形就会转移到其它部位，从而可获显著硬化，变形就会转移到其它部位，从而可获得较大的延伸率。
得较大的延伸率。
3.2超塑性现象超塑性现象16Zr41.2Ti13.8Ni10Cu12.5Be22.5试验温度：
试验温度：
3833.2超塑性现象超塑性现象173.2.3.2.22超塑性变形机理超塑性变形机理溶解溶解沉淀理论沉淀理论亚稳态理论亚稳态理论晶界滑移晶界滑移晶粒转动晶粒转动扩散蠕变扩散蠕变位错运动位错运动动态再结晶动态再结晶晶界的非晶质流动晶界的非晶质流动3.2超塑性现象超塑性现象18s/104属于蠕变速度区域；
ss/10/1014超塑性的速度区s/101属于常规变形速度区域。
3.2超塑性现象超塑性现象19晶界滑移晶界滑移晶内滑移晶内滑移蠕蠕变变10-410-310-260%10%30%单相单相AlAl-ZnZn-MgMg合金合金（晶粒（晶粒8.38.3mm）晶）晶界滑移、晶内滑移、界滑移、晶内滑移、蠕变的比例蠕变的比例目前的研究结果表明，晶界滑移约占全部变形的60-80%。
3.2超塑性现象超塑性现象203.33.3细晶超塑性材料制备技术细晶超塑性材料制备技术3.3.1微细晶粒超塑性材料微细晶粒超塑性材料3.3细晶超塑性材料制备技术细晶超塑性材料制备技术有色金属有色金属铝合金、锌铝合金、钛合金等应用非常广泛。
铝合金、锌铝合金、钛合金等应用非常广泛。
21有色金属超塑性材料合金名称组成（%）温度（）最高m值最大延伸率（%）Al合金Supral100A7475A8090Al-Zn-Mg-ZrAl-6Cu-0.4ZrAl-5.6Zn-2.5Mg-1.6Cu-0.3CrAl-2.5Li-1.2Cu-0.7Mg-0.12ZrAl-10.7Zn-0.9Mg-0.4Zr3504755005205005405500.50.70.60.9100080010001550Ag合金Ag-CuAg-28.1Cu6750.53500Bi合金Bi-InBi-SnBi-66InBi-44Sn2020300.76-4501500Cd合金Cd-ZnCd-ZnCd-16ZnCd-27Zn202030-0.5200350Co合金Co-AlCo-10Al12000.47850Cr合金Cr-CoCr-30Co1200-160Cu合金C6301Cu-10Al-6Ni-4Fe-1Mn8000.40.685500Mg合金Mg-AlZK60AMg-33.6AlMg-5.5Zn-0.5Zr4002703100.80.4210017003.3细晶超塑性材料制备技术细晶超塑性材料制备技术22有色金属超塑性材料（续）合金名称组成（%）温度（）最高m值最大延伸率（%）Ni合金IN100Ni-Cr-FeNi-10Cr-15Co-4.5Ti-5.5Al-3MoNi-39Cr-10Fe-1.75Ti-1Al92710938109800.50.513001000Pb合金Pb-SnPb-19Sn200.5500Sn合金Sn-BiSn-PbSn-5BiSn-38.1Pb20200.680.510001100Ti合金IMI317IMI318Ti-5Al-2.5SnTi-6Al-4V900110080010000.720.854501000W合金W-ReW-1530Re20000.46200Zn合金Zn-AlZn-AlZn-AlZn-AlZn-0.2AlZn-0.4AlZn-4.9AlZn-22Al23202003602003000.810.430.50.450.646555030050015003.3细晶超塑性材料制备技术细晶超塑性材料制备技术23钢铁材料钢铁材料黑色金属超塑性的研究涉及碳钢、低合金钢和黑色金属超塑性的研究涉及碳钢、低合金钢和高合金钢等等，与有色金属超塑性材料相比，高合金钢等等，与有色金属超塑性材料相比，黑色金属超塑性材料是比较少的。
并且其延伸黑色金属超塑性材料是比较少的。
并且其延伸率也不如有色金属超塑性材料的高。
率也不如有色金属超塑性材料的高。
像一些通常被称为难变形的材料，如合金钢、像一些通常被称为难变形的材料，如合金钢、轴承钢、工具钢、不锈钢等在一定条件下会出轴承钢、工具钢、不锈钢等在一定条件下会出现超塑性。
现超塑性。
3.3细晶超塑性材料制备技术细晶超塑性材料制备技术24部分黑色金属超塑性材料合金组成（%）温度（）最高m值最大延伸率（%）共析钢Fe-0.8CFe-0.91C-0.45Mn7057160.350.42100133过共析钢Fe-1.31.9C6008000.52750白口铁Fe-2.6C6008000.5压缩合金钢Fe-0.
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