材料物理论文

超塑性材料的研究发展班级：材化11---1姓名：王东学号：201107021024摘要金属处在一些小的应力状态下表现出像麦芽糖或者年糕一般的粘滞现象，是多么令人惊讶的事，这种现象于1920年被首次发现。后来把具有这种性质的材料叫做超塑性合金。最初因强度低，一般认为不适合做结构材料，随着超塑性加工的方法是金属加工技术得到迅速改善，在应用于要求轻量化的航空材料或合金等难加工材料的成型加工方面取得了较好的成果，技术开发极为活跃！关键词：超塑性材料超塑性现象合金未来发展前言超塑性不同于超导电和超流动，它不是根据特定的物理性质对材料状态所做的严密的定义。因此一般所说的超塑性一词是指当微观的结晶构造，维度以及应变速率满足一定条件后，材料在破坏前不疲劳的呈现一场大的延伸现象。很早就知道有些材料具有超塑性，例如具有典型非晶态的物质之一——玻璃，再高温不发生疲劳额情况下做粘性变形，可产生非常大的延伸，但是一般金属和合金在通常情况下是不会表现出这种行为的。超塑性现象超塑性现象大体可分为结构型超塑性和环境型超塑性。而结构型超塑性属微晶超塑性，环境型超塑性为相变超塑性。微晶超塑性

（微晶超塑性机理引用阿斯贝模型，《详见开拓未来的尖端材料》60页）该塑性是一种有晶粒的扩散入编而缓和的境界华东所产生的变形，认为结晶集合体的变形是由以下两种形态产生亚均质变形：这种变形遵循一般的机理（由于位错滑动而产生的蠕变，扩散蠕变）各晶粒要平均承受与整个试验片相同的应力。相邻的晶粒保持原来的关系，试验片界面的晶粒数恒定，另外各晶粒中心的运动经常局部相互平行。非均质变形：这种变形中各晶粒本身不变形，互相滑动。它在试验片截面内的数量减少，但在伸长方向上增加，产生整个集合体的变形。在此过程中，相邻晶粒间的相互关系发生变化，各晶粒中心的运动在局部上是相互垂直的。相变超塑性

在小的应力作用下，对材料的相变或同素异晶相变温度施加温度升降的热循环时产生大的积累延伸的一种性质。超塑性合金加工技术利用超塑性现象，可以在不破坏材料的情况下，以小的歪理可使复杂的形状成型，但超塑性加工的成型速度较慢，当压力为6085MPa时，成型时间单位以分计，与过去热锻造或拉制加工的秒单位相比是非常缓慢的，为了产生超塑性，需要把成型时应变速率控制在一定范围，结果应变速率就变慢了。超塑性加工的优点是成型时只需要施加小的外力，模具的强度可以小一些。超塑性合金薄板进行热成型加工时，把薄板放在模具上，因为是用空气严厉进行加压的，因此金属模只需要阳膜或阴膜中的任何一个就可以了，故模具费可节省一半。因为使用较小的外力就可成型，故大型部件易于成型，这种情况下可免除部件之间的链接，成品价格可以降低。如果需要链接，最新的方法是在真空或惰性气氛中将被焊接材料进行加压结合，被焊材料加热到未熔融时，原子就可在对方材料中直接扩散，这就是常用的扩散熔接法。因为焊接时有可能形成脆弱的热影响部位，故在钛合金中多采用扩散压接。超塑性合金的成型加工法有压缩成型、吹制成型、热加工成型等，主要运用的是前面提到的热加工成型法，是一种和热塑性树脂类似的成型法。一般是利用模塞助压真空成型，气胀真空成型或快速回吸成型等技术！实用超塑性合金作为一种新兴的合金拥有广阔的应用前景的同时，其基础理论和检测手段都有待完善，超塑性合金的研究一直很活跃，商品化的速度也很快。最早的超塑性合金是Zn—22Al合金，这种合金再英国首先商品化，再美、加、日均有商品出售。特点：加工成型温度低，模具费用最少，成型性能好，复杂形状可成型。超塑性铝合金现已经普及并普遍出现，由于超塑性合金的蠕变强度好，设计应力高达686MPa。最适合于形状复杂。轻量、使用温度可达150°的制品。最新最热门的材料是超塑性钛合金材料，以Ti-6Al-4V合金为代表的炒塑性钛合金有时可呈现2000%的最长伸长。但实际的超塑性加工中，该合金以50——150%的沈长兴。与此相比，过去塑性加工伸长率最大不过30%，这是该合金最大优点。结束语超塑性铝合金不像锌合金那样，用做结构材料时受到限制，可进一步扩大超塑性使用范围。贝舍等人以超塑性钛合金为对象的碳钢研究已有大的汽车企业参加。20世纪八十年代后期已进入试验阶段，对于不锈钢，过去只应用于陶瓷铸模中的管子膨胀制造法中。扩大塑性的利用后，已大量生产。在超塑性钛合金中，由于超塑性加工与扩散压接的组合，合金部件便易于整体化，因此其使用范围不断扩大，尤其是大型复合结构物的制造成为现实，开拓了航空用部件的道路，采用组合加工法制作的钛合金飞机部件，与过去加工法