超塑性合金课件

1.8超塑性合金18.1、金属超塑性概况1920年，德国科学家发现一些脆性材料在某些加工条件下产生较大弯曲、拉伸等变形，二次大战后由前苏联科学家通过锌铝合金拉伸试验提出超塑性的概念。超塑性成形实例Bi-44Sn挤压材料在慢速拉伸下出现异常大的延伸率现象（δ＝1950％），左为拉伸前的试样。1.8.1.2、超塑性成形的基本特点金属材料在受到拉伸应力时，显示出很大的延伸率而不产生缩颈与断裂现象，把延伸率能超过100%的材料统称为“超塑性材料”，相应地把延伸率超过100%的现象叫做“超塑性”。但实际的变形程度要更大。也可用应变速率敏感性指数m来定义超塑性。宏观上，可用大变形、无缩颈、小应力、易成形来描述超塑性特点。（1）、大变形金属材料的最高伸长率铝青铜可达8000﹪,材料成型性能好，可成形复杂程度高、变形量大的成型件。（2）、无缩颈超塑性成形类似于粘性物质的流动，对应变速率较敏感，既有应变速率硬化效应。（3）、小应力超塑性成形的流动应力是常规成型的十几到几十分之一，设备吨位小。（4）、易成形成形过程无硬化，流动性和填充性好，可用多种方式成形。（2）、分类1）、细微晶粒超塑性（恒温超塑性）晶粒尺寸通常小于10变形温度T>0.5,并在变形过程中保持恒定应变速率较低，通常3）、其他超塑性近年来发现，普通非超塑性材料在一定条件下快速变形时，也能显示出超塑性。有些材料在消除应力退火过程中，在应力作用下也可以得到超塑性，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。此外，国外正在研究的还有升温超塑性，异向超塑性等。有人把上述的第二类及第三类超塑性统称为动态超塑性，或环境超塑性。①、锌合金Zn-22％Al：550~590℃精炼后浇铸铸锭。355~375℃8h以上固溶后空冷。加热到290~360℃保温2小时，制成板材或棒材后，加热至310~360℃保温1h以上，在低于18℃的水中淬火，保持1h.再加热至250~260℃保温0.5h.m:0.6,σ:2MPa,δ:1000~2000﹪,غ:1.6×10‾³s‾¹,t:200~300℃Zn-4％Al与Zn-5％Al：精炼后浇铸铸锭，在320℃退火3h，在300℃（Zn-4％Al）和260℃（Zn-5％Al）下轧制。m:0.5,σ:2MPa,δ:2000﹪,غ:1.6×10‾³s‾¹,t:350℃②、钛合金TC4(Ti-6Al-4V)和TC9：供货状态即为细晶组织。m:0.85,σ:,δ:1000﹪,غ:1.0×10‾³s‾¹,t:800~1000℃.Ti679：在900℃下锻造，800℃下退火1h后空冷。m:0.43,σ:25MPa,δ:734﹪,غ:6.7×10‾⁴s‾¹,t:800~850℃.③、铝合金Al-6Cu-0.5Zr：用冷模浇铸铸锭，采用热轧及冷轧，变形量大于90％，最后进行时效热处理。m:0.50,σ:10~12MPa,δ:1000﹪,غ:1.3×10‾³s‾¹,t:430℃.7475铝合金：供货板材固溶处理后，400℃过时效8h；200℃轧制，轧制变形量为85％，482℃保温5min。Al-Li合金：Al-Li二元合金强度较低，加入铜、鎂、锆、錳等合金元素，可使其强度与塑性有所改善。④、钢45钢：830~850℃淬火，反复4次。m:σ:δ:240﹪,غ:2.0×10‾⁴s‾¹,t:680℃.T8钢：760℃水淬，后加热到537℃空冷。m:σ:35MPa,δ:305﹪,

غ:(2.4~9.5)×10‾⁴s‾¹,t:680~710℃.GCr15：退火料830℃调质1~4次。3Cr2W8V：950℃循环淬火。m:σ:49MPa,δ:156﹪,غ:2.0×10‾³s‾¹,t:800~850℃.1Cr13、2Cr13:950~990℃加热，600℃回火，两次调质。钢的细晶化，基本上是采用热处理。2）、应变速率的影响3）、温度的影响不同材料只有较窄的温度区间适合超塑性成形

1.8.3、超塑性变形机理目前仍处于探讨阶段，尚无统一的认识。几种主流的观点：晶界滑移的观点；扩散蠕变机理的作用；动态回复和动态再结晶。一般地认为，超塑性变形机理比常规塑性变形机理更为复杂，它包括晶界的滑移和晶粒的转动、扩散蠕变、位错的运动、在特殊情况下还有再结晶等，是几个机理的综合作用。由Ashby和Verrall提出的晶界滑动和扩散蠕变联合机理，简称A-V机理。σσ起始状态中间状态终了阶段ІІІ该理论认为，在晶界滑移的同时伴随有扩散蠕变，对晶界滑移起调节作用的不是晶内位错的运动，而是原子的扩散迁移。1.4、超塑性成形工艺与设备1.4.1、常用超塑性成形工艺方法1.4.2、超塑性成形设备选择（1）、锻造设备其中，单位面积上的变形力是流动应力的2~4倍。要求设备：可调速、可保压、有大的封闭高度与足够的工作台面、有顶出装置、有温控系统。（2）、超塑性气胀成形设备要求：除具有锻造设备的要求外，还有以下要求：更长时间的保压；更大的工作台面；气源及控制系统。典型设备：1.8.4、超塑性成形的摩擦与润滑特点：（1）、模具温度高原子扩散加剧，提高摩擦系数，脱模困难；（2）、应变速率低易于接触面咬合，挤出润滑剂，导致摩擦系数增大；（3）、变形时间长对润滑剂要求：（1）、