超塑性

摘要： 利用材料的塑性变形能力制造各种零部件被广泛应用于汽车、航空航天、消费电子和医疗设备等领域.随着器件小型化的发展趋势,开发新的微纳成型(或微纳尺度塑性变形)工艺成为制造业发展的核心问题之一.近年来,产业界和学术界对微纳成型技术进行了广泛的研究,在开发微纳成型工艺、深入理解尺寸效应和变形行为等方面都取得了显著进展.本文将聚焦不同材料体系如聚合物、非晶合金与晶体金属在微纳成型过程中的变形机理及其尺寸效应,综述微纳成型技术的最新研究进展.最后,对金属微纳成型面临的技术挑战及其关键力学问题进行展望.

摘要： 采用铸造、挤压、冷轧和退火的方法,获得了双相LZ91镁锂合金板材,并通过OM、SEM、TEM和拉伸实验,研究了双相LZ91镁锂合金板材在200~300°C、应变速率1.0×10^(−2)~1.7×10^(−4) s^(−1)条件下的超塑性变形行为、显微组织演变和空洞长大机制。结果表明:双相LZ91镁锂合金在285°C、1.7×10^(−4) s^(−1)条件下的最大超塑性达到485%;拉伸过程中微观组织由初始的β-Li再结晶相和α-Mg条带状相向等轴的β-Li相、α-Mg再结晶相以及β-Li基体中的次生α-Mg纳米相进行演变;空洞主要形核于α/β两相晶界处,变形早期在应力作用下,空洞沿着晶界扩散长大,是扩散控制的长大机制;变形后期在周围材料的塑性变形作用下,空洞被拉伸长大,是塑性变形控制的长大机制。

摘要： 研究了TiB_(w)/TA15复合材料板材在900~960°C、5×10^(-4)~10^(-2)s^(-1)条件下的超塑变形行为。结果表明,TiB_(w)/TA15复合材料流变应力随拉伸温度的升高和应变速率的减小而降低,在940°C、5×10^(-3)s^(-1)变形条件下获得的最大超塑性伸长率为439%。利用Zener-Hollomn参数和Arrhenius方程所建立的峰值应力本构方程为ε·=3.55×10^(8)[sinh(2.0×10^(-2)σ)]^(1.99)×exp(-6.381×10^(5)/RT),其变形激活能Q=638.1kJ/mol。复合材料超塑性变形组织与拉伸温度和应变速率密切相关。高温低应变速率有利于基体α相的动态再结晶以及晶须与基体处孔洞的愈合,低温高应变速率下,孔洞更易萌生于增强相与基体结合界面的端部。动态再结晶对复合材料超塑性的发挥起着关键作用。

摘要： 研究提高搅拌摩擦焊超细晶(UFG)Al-Mg-Sc-Zr合金接头超塑性的新工艺。为了抑制严重变形基体材料中通常出现的异常晶粒长大现象,在高温下制备UFG材料。结果表明,新工艺路线可以降低UFG组织中的位错密度,从而提高其热稳定性。然而,新方法导致相对较高的小角度晶界比例,从而在随后的超塑性试验中延缓晶界滑动。因此,尽管成功抑制了基材区晶粒的异常长大,但超塑性变形仍优先集中在完全再结晶搅拌区材料中,从而导致最大断裂伸长率未超过700%。

摘要： 高温超塑性陶瓷或陶瓷高温超塑性是指多晶陶瓷材料在较高的温度以及外加应力的作用下表现出异常高的延伸率的能力,且在拉伸过程中不发生颈缩或空洞。目前,细晶粒陶瓷的最大拉伸超塑性变形率可以达到1053%。越来越多的研究表明,陶瓷超塑性的变形形式除了拉伸或者压缩变形,超塑性陶瓷也可以呈现类似金属一样的某种特定形状。对于陶瓷材料超塑性机理的研究,晶界滑移是被普遍认可的一种超塑性机制,同时位错滑移和蠕变也起着一定的促进作用。分析了超塑性陶瓷的发展历程及其机理研究,综述了氧化物、非氧化物以及多种陶瓷复合材料的超塑性特性和变化规律,对这些陶瓷材料在不同条件下拉伸及压缩的变形能力进行了总结。

摘要： 对热等静压法制备的 Ti-45Al-7Nb-0.3W 合金进行 1 270 °C热轧,得到合金板材,利用扫描电镜(SEM)观察板材的显微组织。对合金板材进行 950 °C、初始应变速率为 1×10^(-4)s^(-1)的高温拉伸实验,根据拉伸应力-应变曲线与拉伸性能,以及拉伸断裂后的显微组织演变与拉伸断口形貌,研究轧制变形合金板材的超塑性变形行为。结果表明:热等静压态合金经热轧后,由近 γ 组织转变为双态组织,并随轧制变形量增加,热轧板材的平均晶粒尺寸减小,伸长率增加。当变形量为 61%时,平均晶粒尺寸最小,为 9.8 μm,板材伸长率最大,达到 367.5%,抗拉强度为 131 MPa。继续增加轧制变形量时,板材晶粒长大,伸长率降低。板材在超塑性变形过程中,α/γ 层片晶团旋转分解,并在其周围产生大量动态再结晶晶粒。板材的超塑性变形机制为晶界滑移与动态再结晶。

摘要： 搅拌摩擦加工作为一种新型严重塑性变形加工技术,在材料微观结构改性、细晶超塑性材料制备以及材料综合性能提高等方面有非常广阔的应用前景。相比常规搅拌摩擦加工后的试样,水下搅拌摩擦加工后的试样晶粒细小;组织致密、均匀,显微硬度、拉伸率和抗磨损性能大幅度提高。双道次水下搅拌摩擦加工处理后的试样比单道次水下搅拌摩擦加工后的试样晶粒更加细小;组织更加致密、均匀,拉伸率显著提高。综述了水下搅拌摩擦加工的技术特点,对比了镁基合金不同加工条件下搅拌摩擦加工处理后的显微组织及力学性能演化。同时还介绍了水下搅拌摩擦加工镁合金超塑性研究进展、变形机制,并展望了其工业应用前景。

摘要： 目前,世界锻造行业最前沿的技术主要有板锻技术、半等温锻技术和近似超塑性技术,这些新技术是顺应当今行业发展需要而研发的,它们的突出优点是更节能降耗、环保,性价比高,因而发展速度不容小嘘。下面我们将这些新技术的发展情况分享给大家,以期达到抛砖引玉的效果。

摘要： 大推重比航空发动机涡轮盘需在更高温度下服役,为满足更高温度服役航空发动机涡轮盘材料的需求,在新合金的发展过程中合金化程度和γ′相含量逐渐提高.其中GH4151、GH4175和GH4975合金是800°C以上服役变形高温合金的典型代表.对难变形高温合金国内外的发展趋势、3种典型合金的特征和发展过程进行了概述,并对难变形高温合金制备过程中开坯工艺和超塑性等问题进行了探讨.为充分发挥800°C以上服役高相含量难变形高温合金的优势和作用,需对合金成分设计特点、组织特性、热变形和超塑性变形过程中相的作用机制等方面开展相应的理论研究工作.

摘要： 分别采用最大m值法和恒应变速率法对Ti–4.5Al–3V–2Fe–2Mo合金(SP700钛合金)板材进行超塑拉伸,研究了755～785°C、0.1～0.005s–1及不同方向的单向条件下其超塑拉伸变形行为和典型件的超塑成形行为及力学性能.结果表明:SP700钛合金具有优异的低温超塑性,采用最大m值法在45°方向、775°C变形后,获得3110％的最高延伸率,变形诱发晶粒长大使SP700钛合金抵抗颈缩的能力增加.受双向拉应力作用的锥形件,在755°C具有最优的超塑成形工艺性,锥形件高度可达到100mm,并且晶粒尺寸无明显变化.经33％超塑变形量的试样室温力学性能略高于无变形试样,其室温抗拉强度和延伸率平均值分别达到1027MPa和16.8％.

摘要： 本文研究了考虑空洞损伤效应的镁合金板材超塑性成形极限与变形失稳,采用了基于微损伤演化物理规律及统计细观损伤力学推导的超塑性变形过程中材料损伤演化方程。数值模拟的理论预测成形极限曲线与试验数据建立的成形极限曲线基本吻合。

摘要： 本文通过采用细化晶粒、增加高温相比例的方法对用于低温超塑的TC4合金薄板材的超塑性进行了研究,结果表明:在板材加工时采用低温轧制,会增加变形体内的畸变能,提高α和β晶粒的再结晶形核率;变形后720～750°C再结晶退火使α相进一步球化,最终形成两相分度较大的、均匀细小的等轴α+β组织,经测定α晶粒直径为2μm～5μm,其高温持久真应变应力0.2％的数值低于31MPa.

摘要： 研究了GH4720Li合金在拉伸变形时的超塑性特征,并分析了超塑性拉伸断裂行为.结果表明:原始晶粒平均直径为12μm的GH4720Li合金在试验温度为1050～1100°C,初始应变速率为1×10-3～5×10-3s-1的变形条件下呈现良好的超塑性;超塑性拉伸断口呈现典型的韧性断裂特征,高温低应变速率拉伸断口附近的晶粒尺寸略有长大,一次γ'相平均尺寸减小.

摘要： 利用人工神经网络研究了不同化学成分NiAl合金超塑性变形的条件.建立了以化学成分、应变速率和温度等为输入参数的标准多层负反馈神经网络,利用挤压态NiAl及NiAl系合金数据库对网络进行了训练和测试.研究了NiAl及添加P,Mo,Fe,Y,Ce,Nb,Cr和Hf元素的NiAl系合金在超塑性拉伸实验中,合金元素对超塑性延伸率的影响以及变形温度、应变速率等对延伸率的影响.为了获得期望的结果,神经网络模型对输入参量、数据库和隐含层神经元个数进行了优化.测试结果表明,神经网络的多元相关系数为0.93.利用模型预测并得出优化后的NiAl及NiAl系合金化学成分以及可以获得的最大延伸率以及最佳实验条件范围.

摘要： 钛合金具有比强度高、中温性能好、耐腐蚀、无磁、焊接性能好等特点,是一种重要的金属材料.采用Minitab软件中的响应面设计建立TC4钛合金在超塑性高温拉伸的网络模型,利用该模型可获得该合金的最佳伸长率、变形条件和各影响因素间的显著性效果,为超塑成形的热加工工艺和质量控制提供理论依据.

摘要： 采用高温拉伸的方法对Ti-6Al-4V(TC4)钛合金激光焊接板材的超塑性进行了研究.实验工艺参数为:拉伸温度900°C,拉伸速度0.6 mm/min.采用SEM对激光焊接接头在焊接和超塑变形过程中的组织演变进行了分析.结果表明:Ti-6Al-4V钛合金激光焊接板材具有超塑性,但与母材相比,超塑性有所下降,激光焊接接头未表现出超塑性.由于激光焊接的冷却速度较快,焊缝组织为包含针状马氏体α'相的网篮组织,超塑变形后,针状马氏体α'相转变为层片状的α+β相.最后,对焊接金属超塑性变形机制进行了讨论.

摘要： 冷轧态的Ti-6Al-4V合金经1243K×1h+823×3h AC热处理,获得α+β全片层状组织.在室温下进行高压扭转,扭转过程中施加6.0GPa的压力,1r/min的扭转速度,扭转圈数分别为1/4,1/2,1,5和20圈.经20圈扭转变形后,晶粒尺寸细化至80±20nm.该晶粒尺寸的试样在873K,应变速率为1.0?10-4s-1的条件下获得最大延伸率620％.

摘要： 借助于金相及电子显微分析技术,系统研究了40Cr 钢淬火后与经热机械处理超高碳钢1.6%C-UHCS 电场作用下超塑性焊接接头区显微组织形貌、超塑性微观结构特征及其焊接缺陷.结果表明,电场作用下1.6%C-UHCS/40Cr超塑性焊接接合面处存在着明显扩散行为,超塑焊过程中接头区呈现出典型的超塑性微观组织结构特征,接头界面区形成了尺度小于100 nm 且呈不均匀间断分布的纳米尺度颗粒相,使界面区碳化物密度增大,接头近界面40Cr 侧的沿晶裂纹减少并变细小,改善了接头组织和性能,提高了1.6%C-UHCS/40Cr超塑焊接的焊接性.

摘要： 超轻镁锂合金是当代高技术之一,高性能镁锂合金焊丝更是航空航天技术以及现代通讯技术领域的急需物资.本文对镁锂合金及其焊丝的性能与应用研究做了概述,同时应用“配位系统整体观”对试验合金挤压—拉拔工艺设计及其变形机制、试验合金结晶退火热处理工艺等进行了简要的分析.这些对于镁锂合金焊丝开发及其产业化的研究与开发,无疑具有方法论意义.

摘要： 超轻镁锂合金是当代高技术之一,高性能镁锂合金焊丝更是航空航天技术以及现代通讯技术领域的急需物资.本文对镁锂合金及其焊丝的性能与应用研究做了概述,同时应用“配位系统整体观”对试验合金挤压—拉拔工艺设计及其变形机制、试验合金结晶退火热处理工艺等进行了简要的分析.这些对于镁锂合金焊丝开发及其产业化的研究与开发,无疑具有方法论意义.

摘要： 提出了一种用于制造具有未反应的异氰酸酯部分的超指数的热塑性聚氨酯弹性体前体的方法，该方法包括：将多种反应物结合并且使这些反应物反应以形成一种超指数的热塑性聚氨酯弹性体前体；冷却；颗粒化；干燥；并且将其封装在防水封装件中。还提出了一种用于制造超指数的热塑性聚氨酯弹性体的方法，以及一种用于由此制造物品的方法。

摘要： 本发明提出了一种用于制造具有未反应的异氰酸酯部分的超指数的热塑性聚氨酯弹性体前体的方法，该方法包括：将多种反应物结合并且使这些反应物反应以形成一种超指数的热塑性聚氨酯弹性体前体；冷却；颗粒化；干燥；并且将其封装在防水封装件中。还提出了一种用于制造超指数的热塑性聚氨酯弹性体的方法，以及一种用于由此制造物品的方法。

摘要： 一种表面超哑光超干爽的热塑性弹性体复合材料，由以下质量百分比的原料制备而成：SEBS 10‑40%；SBS 10‑40%；白油20‑50%；改性共聚聚酯10‑30%；马来酸酐接枝SEBS 5‑10%；矿物填料5‑10%；抗氧剂0.1‑0.5%；润滑剂0.1‑0.5%。还提供了上述热塑性弹性体复合材料的制备方法，先按照质量百分比在高速搅拌器中混合均匀组分，通过双螺杆挤出机熔融挤出造粒，再通过密炼机密炼混合，最后通过单螺杆挤出造粒，得到表面超哑光超干爽热塑性弹性体复合材料。本发明不仅具有优异的拉伸强度和断裂伸长率，良好的压缩永久变形；而且具有超哑光超干爽的表面效果，材料的手感非常好。

摘要： 本发明提供了一种超塑性非连续增强钛基复合材料及其超塑性成形方法，该超塑性成形方法包括：(1)将钛粉、二硼化钛粉和硅粉采用粉末冶金法制得非连续增强钛基复合材料；(2)对所述非连续增强钛基复合材料依次进行均一化热处理和热变形处理，得到热处理坯体；(3)将所述热处理坯体进行超塑性成形，得到所述超塑性非连续增强钛基复合材料。本发明提供的超塑性成形方法能够减少钛基复合材料的预处理步骤，降低超塑性变形成本，同时降低钛基复合材料的超塑性变形温度，提高其超塑性变形速率，获得具有更佳的超塑性变形能力的超塑性非连续增强钛基复合材料。

摘要： 本发明公开了一种实现钛合金焊接接头整体均匀超塑性成型的搅拌摩擦焊接工艺与超塑性成型工艺，属于金属材料的焊接与超塑性成型技术领域。本发明采用直径较小的工具轴肩，采用导热性较快的垫板，在较低热输入下对Ti‑6Al‑4V钛合金进行搅拌摩擦焊接，焊核得到由初始等轴α相+二次片层α相组成的混合组织。在一定的温度与拉伸应变速率下，焊核呈现良好的超塑性，且流变应力几乎与母材相同；整体接头具有超塑性，且整个接头中各个区域均匀变形，呈均匀减薄特征，成型后接头每个区域的组织变得均匀相似。本发明可显著提高钛合金整体焊接接头的超塑性性能，实现整体接头均匀超塑性成型，并提高超塑性成型构件的组织均匀性和力学性能均匀性。

摘要： 本发明提供了一种超塑性非连续增强钛基复合材料及其超塑性成形方法，该超塑性成形方法包括：(1)将钛粉、二硼化钛粉和硅粉采用粉末冶金法制得非连续增强钛基复合材料；(2)对所述非连续增强钛基复合材料依次进行均一化热处理和热变形处理，得到热处理坯体；(3)将所述热处理坯体进行超塑性成形，得到所述超塑性非连续增强钛基复合材料。本发明提供的超塑性成形方法能够减少钛基复合材料的预处理步骤，降低超塑性变形成本，同时降低钛基复合材料的超塑性变形温度，提高其超塑性变形速率，获得具有更佳的超塑性变形能力的超塑性非连续增强钛基复合材料。

摘要： 本发明公开了一种实现钛合金焊接接头整体均匀超塑性成型的搅拌摩擦焊接工艺与超塑性成型工艺，属于金属材料的焊接与超塑性成型技术领域。本发明采用直径较小的工具轴肩，采用导热性较快的垫板，在较低热输入下对Ti‑6Al‑4V钛合金进行搅拌摩擦焊接，焊核得到由初始等轴α相+二次片层α相组成的混合组织。在一定的温度与拉伸应变速率下，焊核呈现良好的超塑性，且流变应力几乎与母材相同；整体接头具有超塑性，且整个接头中各个区域均匀变形，呈均匀减薄特征，成型后接头每个区域的组织变得均匀相似。本发明可显著提高钛合金整体焊接接头的超塑性性能，实现整体接头均匀超塑性成型，并提高超塑性成型构件的组织均匀性和力学性能均匀性。

摘要： 本发明公开了一种能够实现钛合金低温超塑性的剧烈塑性变形方法的新装置，本发明的特点是通过剧烈塑性变形工艺改善钛合金的性能，实现低温超塑性，提高材料利用率，降低钛合金的生产成本，拓宽钛合金的应用领域。所采用的剧烈塑性变形新装置是经过改进的传统等通道弯角挤压工艺模具，能够实现试样的连续挤压，不但提高了实验的工作效率，还减轻了人工的操作强度。

摘要： 本发明公开一种具有超塑性的Ag2Se纳米超细晶热电材料，该材料的物相结构为单一低温正交相，晶粒形貌为均匀等轴晶，而且平均晶粒尺寸在0‑200nm之间，尺寸波动范围在50nm以内。本发明中具备这种特征的Ag2Se纳米超细晶热电材料可通过研磨‑球磨‑冷压或研磨‑热处理‑冷压等制备工艺获得，从而达到Ag2Se纳米超细晶热电材料的潜在超塑性要求。该材料的超塑性变形条件是：变形温度在相变点(407K)以下，60‑120°C之间，应变速率在10‑5‑10‑4s‑1之间。在该条件下，上述材料可实现优异的超塑性变形，压缩应变超过80％，且不会发生任何明显破坏现象。本发明所公开的具有超塑性的Ag2Se纳米超细晶热电材料巧妙的解决了Ag2Se材料的力学性能很差、抗变形能力较差、可靠性不好等问题。

摘要： 本发明公开了一种超塑性的Ag2Se纳米超细晶热电材料的制备方法，将Ag、Se粉末原料混和研磨，再和球磨体按一定球料比称量进行湿法球磨，球磨30min即可获得晶粒尺寸在50nm左右的纳米超细晶热电材料。本发明所制备的Ag2Se纳米超细晶热电材料塑性性能优越，室温压缩率超过30％，变形温度为60°C的压缩超塑性性能不低于80％。