超塑性材料.docx

现 代 材 料 学（报告） 学生姓名：孙志伟 学 号：专业班级：动力工程及工程热物理化研15-2 编 号 题 目 1 材料的超塑性 2 3 前言 材料是工程科学的重要基础，一切科学研究都以材料为载体。现如今材料学已经成为热门学科。材料学也是一门复杂的课程，其覆盖面很广。现代材料学以传统材料学为基础，重点介绍了代表材料科学研究和应用前沿的各种新材料，阐述了材料科学的基本概念、研究方法以及各种新材料的发展和应用等。 通过课堂老师的讲解，我对现代材料也有了深入的认识。感谢老师在课堂上的精心讲解。 材料的超塑性是我的研究方向，因此本文主要讲述了材料的超塑性及其应用。  目录 TOC \o "1-3" \h \z \u HYPERLINK \l "_Toc440273138" 一、超塑性的发展 PAGEREF _Toc440273138 \h 1 HYPERLINK \l "_Toc440273139" 二、超塑性分类 PAGEREF _Toc440273139 \h 2 HYPERLINK \l "_Toc440273140" 三、超塑性变形的组织结构变化 PAGEREF _Toc440273140 \h 3 HYPERLINK \l "_Toc440273141" 四、超塑性变形机理 PAGEREF _Toc440273141 \h 3 HYPERLINK \l "_Toc440273142" 五、超塑成形优缺点 PAGEREF _Toc440273142 \h 6 HYPERLINK \l "_Toc440273143" 六、超塑性在塑性加工工程中的应用 PAGEREF _Toc440273143 \h 7 HYPERLINK \l "_Toc440273144" 七、铝合金超塑性应用概述 PAGEREF _Toc440273144 \h 8 PAGE \* MERGEFORMAT9 一、超塑性的发展 超塑性是指材料在一定的内部条件（如晶粒形状及尺寸、相变等）和外部条件下（如温度、应变速率等），呈现出异常低的流变抗力、异常高的流变性能的现象。通常，当延伸率 δ>100%或应变速率敏感性指数 m>0.3 时，即认为材料具有超塑性。 上个世纪20、30年代，人们在对金属变形的研究中，发现某些金属在一定的条件下具有大大超过一般塑性的特异性能,引起人们广泛的兴趣和重视。最早发现金属超塑性的是德国W.Rosenhain等人在研究Zn-4Cu-7Al合金在低速弯曲时，可以弯曲近180度仍未出现裂纹。将其进行拉伸，也发现材料的塑性与加载速度密切相关的类似现象。此后在1924年，Sauveur发现在接近相变温度区域内的扭曲量特别大。在1934年英国人C.E.Pearson进行慢速拉伸，试棒的长度几乎可达到原始长度的20倍，引起人们的强烈反响，但可能由于第二次世界大战原因被搁置下来，这个时期也是超塑性发展的萌芽时期。 直到1945年，前苏联的A.A.Bochvar和Z.A.Ssviderskaia又对该异常现象进行系统研究，并首次提出“超塑性”这一术语。1962年美国的E.E.underwood从冶金学的角度分析实现超塑性的可能性、条件和基本原理，对各国学者在超塑性方面的研究成果做了全面的介绍。1964年美国麻省理工学院W.A.Backofen等人对超塑性进行分析和研究，引入了与变形应力有关的应变速率敏感性指数m，提出了应力σ与应变速率ε的关系。从1948年到1967年这一阶段是对超塑性机理的研究的兴盛时期。晶界滑移机理、晶内滑移机理、扩散蠕变机理、及再结晶机理等都是这一阶段提出来的。这阶段也是超塑性发展的奠基时期。 从60年代末到70年代初，超塑性研究进入了发展时期，1968年，英国Leyland汽车公司生产了工业用Zn-22%Al共析合金，利用超塑性成形制成了小轿车上盖和汽车车门内板，开创了超塑性应用先例。1970 年美国的T.H.Thomsen等使用Zn-22%Al共析合金管吹制成具有鼓胀凸肚及精细花纹的花瓶，说明超塑性合金适于制造形状复杂的精密零件。由此将超塑性成形技术引入精密零件成形领域。70年代初，美国的C.H.Hamilton等人将超塑成形工艺与扩散连接工艺相结合，制造出了形状复杂的钛合金整体结构件，从而带来了钛合金制造工艺上的技术性革命。这个时期，世界各国都在寻求超塑性金属材料，目前超塑性金属和合金已经发展到200种以上。美国航空与航天工业的几个发展计划表明，超塑性成形与扩散连接工艺相结合，能制造复杂的钛合金零件。这些计划还表明与采用普通钛合金结构相比交，节约成本 50％，减轻重量 30％。在英国，也应用了铝锂合金、钛合金在飞机构件上。日本对超