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简介
这是一个关于材料超塑性及应用PPT，包括了概述，超塑性现象，超塑性材料的制备技术，超塑性成形技术，超塑性成形产品缺陷及预防措施，超塑性变形过程中的组织变化，展望等内容，第3章 超塑性材料的制备与加工 3.1 概述 3.2 超塑性现象 3.3 超塑性材料的制备技术 3.4 超塑性成形技术 3.5 超塑性成形产品缺陷及预防措施 3.6 超塑性变形过程中的组织变化 3.7 展望 超塑性是材料本身的塑性 3.1.3 超塑性的分类 1）恒温超塑性 （也称微细晶粒超塑性） 2）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。3）其它超塑性在消除应力退火过程中可以得到超塑性 Al-5%Si及Al-4%Cu合金在溶解度曲线上下施以循环加热可以得到超塑性在具有异向性热膨胀的材料如U，Zr等，加热时可有超塑性，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 3.1.4 超塑性的特点镁合金精密齿轮 Zr-Ti-Ni-Cu-Be精密器件 齿轮 凸轮 3.2超塑性现象 3.2.1 超塑性本构方程 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m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，就会在颈缩处发生断裂。超塑性材料由于m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，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，从而可获得较大的延伸率，欢迎点击下载材料超塑性及应用PPT哦。
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第3章 超塑性材料的制备与加工 3.1 概述 3.2 超塑性现象 3.3 超塑性材料的制备技术 3.4 超塑性成形技术 3.5 超塑性成形产品缺陷及预防措施 3.6 超塑性变形过程中的组织变化 3.7 展望 超塑性是材料本身的塑性 3.1.3 超塑性的分类 1）恒温超塑性 （也称微细晶粒超塑性） 2）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。3）其它超塑性在消除应力退火过程中可以得到超塑性 Al-5%Si及Al-4%Cu合金在溶解度曲线上下施以循环加热可以得到超塑性在具有异向性热膨胀的材料如U，Zr等，加热时可有超塑性，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 3.1.4 超塑性的特点镁合金精密齿轮 Zr-Ti-Ni-Cu-Be精密器件 齿轮 凸轮 3.2超塑性现象 3.2.1 超塑性本构方程 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m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，就会在颈缩处发生断裂。超塑性材料由于m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，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，从而可获得较大的延伸率。 3.2.2 超塑性变形机理 3.3 细晶超塑性材料制备技术 3.3.1 微细晶粒超塑性材料 钢铁材料 陶瓷材料 硬度高、脆性大、难于塑性加工 熔点高、无法铸造成形 3.3.2 细晶超塑性的组织必要条件 1）晶粒度：一般需要在10微米以下 2）第二相的存在：含量1%-50% 3）第二相的强度：与母相相同 4）晶界结构：大角度晶界 5）晶界迁移：容易扩散，易于迁移 6）晶粒形状：须等轴晶 7）晶界的抗拉伸分离能力：强 含有析出过程的高强度7475铝合金的热处理及加工工艺过程如图 （2）形变热处理含1.6%C的超高碳钢 轴承钢SUJ-2 采用形变热处理方法可以得到由约0.8μm的微细晶粒和约3μm的球状所组成的均匀的组织，最大延伸率可达到850%。双相合金组织细化工艺 （3）相变点附近的热循环（4）快速凝固粉末烧结法（5）喷射雾化沉积（6）连续铸轧、快速冷却（7）等通道挤压工艺方法 小结： 晶粒细化的具体工艺方法 3.4超塑性成形技术 2）拉深 3）无模拉丝 4）超塑性挤压、闭式模锻 5）粉末热压缩超塑性锻造IN100涡轮盘 6）超塑性胀形与扩散连接复合工艺 (SPF/DB) SPF/DB工艺流程 SPF/PD典型成形结构 b) 由两张板坯先扩散连接，而后其中一张板坯气胀成内腔结构 c) 由三张或三张以上板坯先扩散连接，而后气胀成夹层结构 SPF/DB技术的特点 （7）超塑性模锻 普通模锻适于承重载荷部件的加工锻件通常作毛坯，需再经切削加工而制成零件，金属损耗大对难加工材（如Ti、高温合金），变形抵抗过大、机械加工困难超塑性模锻的特点 ◆根据超塑性存在条件，超塑性模锻要求坯料在成形过程中保持恒温，即将模具和变形合金加热到同一温度。 ◆由此可以避免难变形材料表面激冷和产生裂纹的问题，并且由于金属流动的均匀性得到很大的改善，可以使整个零件得到均匀一致的力学性能。由于超塑性模锻尺寸精度高，因此，在锻件设计和模具设计上，与普通模锻是有区别的。一般在模具设计上，超塑性模锻与等温模锻基本相同。 （a）钛合金 采用超塑性模锻可以克服普通锻造方法生产钛合金精密零件的不足。 TC4是比较典型的α+β型合金。其研究历史比较长，在航空、航天领域中应用最为广泛。在超细晶粒条件下（～3μm），TC4钛合金在约900℃、应变速率约5×10-3/S为条件下的延伸率可达1000%以上，采用现有的锻压设备就可以进行超塑性成形。 3.5 超塑性变形过程中的组织变化（2）晶粒长大 在大部分情况下，超塑性变形温度在0.5-0.7Tm范围内，从热力学上讲，是不稳定的，因此，在未变形时的高温保温过程中也可以发现晶粒长大， 但是， 此时晶粒长大的程度及速度都不如在同一温度下超塑性变形时的大 Zn-0.4%Al 原因： ◆高温变形使晶体缺陷（空位、位错）浓度和密度增加，促进扩散过程，引起晶粒长大； ◆超塑性变形时，晶粒转动使位向接近的晶粒合并，使晶粒长大。 (3) 晶粒沿拉伸方向被拉长（4）无位错运动（5）形成孔洞 3.6 细晶超塑性产品缺陷及预防措施 ●内部缺陷内部孔洞：由较细部位变形速度加大而引起的。会影响材料的抗疲劳、抗蠕变、抗应力松弛、耐腐蚀、耐磨等性能。 采取措施：晶粒微细化、控制变形温度和应变速率、施加反向压力。晶粒过细：造成室温变形抗力依然低，影响产品的强度、硬度、抗蠕变等性能。 采取措施：成形后退火板成形时缺陷的产生及对策体积成形时缺陷的产生及防止方法 3.7 相变超塑性又称变态超塑性，转变超塑性或第二类超塑性 相变（Phase Transformation）： 同一成分的材料，随着温度的变化具有两种以上的稳定晶体结构，这两种晶体结构相互变化的现象，称为相变 （金刚石与石墨，铁素体与奥氏体）相变超塑性（Transformation Superplasticity）:随着相变的进行和发生，在较低的应力作用下，不形成颈缩而得到百分之百以上的巨大变形的现象相变超塑性的必要条件材料具备固态结构转变能力施加应力作用在相变温度区内循环加热和冷却相变超塑性的控制因素温度梯度：ΔT=T上-T下加热冷却速度循环次数 3.7.3 相变超塑性加工技术及应用加压回火固相结合相变超塑性是由于相变界面的活性而产生的现象，所以作为应用技术最多的仍然是固相结合碳素工具钢(SK5，0.96%)与碳素工具钢之间，铸铁(FC30)与铸铁之间以及滩港与铸铁之间，可以通过相变超塑性压接在一起，可以得到界面完全消失，连续的组织弥补铸造缺陷将铸件中有缺陷的部分切掉，塞入无缺陷的同种材质体栈，周围填充粉末，然后边加压边在相变点附近进行热循环。促进扩散细化组织、提高强韧性 研究的热点问题 （1）超塑性的研究涉及冶金、材料学、金属物理、塑性力学等诸多领域，超塑性材料也已向非金属材料、复合材料等方面扩展。（2）超塑性成形技术的历史较短，仍属于一种新兴的工艺，需要不断地进行发展和完善。 The End
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