超塑性成形

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： 采用气胀成形的方法,在温度为900°C、压力为2.5 MPa的条件下对TC4板材进行超塑性成形试验,获得了高温循环件和减薄率为30％的超塑性成形件,且减薄率分布均匀.对原始材料、高温循环件和超塑性成形件分别进行拉伸疲劳试验,得到了TC4板材在超塑性成形前后的疲劳性能.采用扫描电镜试验,观察了3种状态试件的疲劳断口微观形貌,对疲劳断口扩展区形貌和疲劳寿命关系进行定性及定量分析,得到了TC4在3种状态下疲劳寿命的变化规律,并建立了疲劳断口临界裂纹长度与疲劳寿命的对应关系.

摘要： 采用有限元分析软件MSC.MARC,对不同氢质量分数的Ti-55钛合金进行恒压超塑气胀成形数值模拟.分析不同胀形压力条件下零件的胀形高度分布规律,确定合理的胀形压力.模拟结果表明,在相同的成形时间内,零件的胀形高度随胀形压力的增加而增加.在胀形压力为4 MPa时,氢质量分数为0.3％的Ti-55钛合金的胀形高度明显高于未置氢合金和氢质量分数为0.1％的Ti-55钛合金,高径比达到1.56,表现出良好的塑性变形能力.根据数值模拟结果,选取胀形压力为4 MPa下进行超塑气胀成形试验,试验与模拟的胀形高度误差均在9％以内,验证了数值模拟结果的可靠性.

摘要： 采用气胀成形的方法,在温度为900°C、压力为2.5MPa的条件下对TC4板材进行超塑性成形试验,获得了高温循环件和减薄率为30%的超塑性成形件,且减薄率分布均匀。对原始材料、高温循环件和超塑性成形件分别进行拉伸疲劳试验,得到了TC4板材在超塑性成形前后的疲劳性能。采用扫描电镜试验,观察了3种状态试件的疲劳断口微观形貌,对疲劳断口扩展区形貌和疲劳寿命关系进行定性及定量分析,得到了TC4在3种状态下疲劳寿命的变化规律,并建立了疲劳断口临界裂纹长度与疲劳寿命的对应关系。

摘要： 为探究[Zr0.73 (Cu0.59 Ni0.41)0.27]87Al13非晶合金的热塑性成形性能以及绘制其对应的热加工图谱,用Gleeble3500型热模拟压缩实验机对该非晶合金进行不同参数下的热模拟压缩实验.结果 表明,合金在压缩过程中变形行为由牛顿流变演变为非牛顿流变;同时,过高或过低的热加工温度均能导致合金晶化;进一步对数据分析得到该合金在不同热塑性成形参数下的功率耗散图与流变失稳图,并绘制出相应的热加工谱图,谱图分析结果表明,该合金在温度为420与430°C、应变速率为10-3 s-1时具有较高功率耗散系数且没有失稳区域,因此,合金可选的热塑性加工参数为温度420～430°C,应变速率10-3 s-1.

摘要： 系统地综述了钛合金板超塑性成形、超塑/扩散连接、热旋压、数控渐进成形和蠕变成形等多种先进成形工艺,介绍了基本原理、工业应用和最新进展,并指出了未来的技术方向.%In this paper,superplastic forming,SPF/DB,hot spinning,incremental forming and creep forming were systematically elaborated,and the basic idea,industrial application and latest advance of each process mentioned above were summarized,and the new technical trends were also pointed out.

摘要： 对5A90铝锂合金电子束焊接头进行高温拉伸试验,使用光学显微镜观察试样变形过程中的组织演变,并对变形机理进行分析.结果表明,超塑性变形初期,接头超塑性变形机制以扩散导致的晶界迁移为主,焊缝细小等轴晶粒迅速长大.当应变大于100%时,接头中大晶粒开始发生动态再结晶,超塑性变形机制转变为动态再结晶机制.在超塑性变形过程中热影响区平均晶粒尺寸与焊缝平均晶粒尺寸逐渐接近,组织存在耦合均匀化过程.提出采用均匀化系数K来表征焊缝与热影响区的组织均匀化程度,随着变形的进行,K值逐渐升高.

摘要： Taking the super-plastic forming(SPF) process of the three plate structure as the research object, the super-plastic forming process of TC4 wide-chord hollow structure was simulated by using finite element software MARC. The effects of the strain rate sensitivity index, the target strain rate and the diffusion bonding width on the coating process and the thickness distribution of the panel were studied. The results show that the wide-chord hollow structure deform along the longitudinal extension of extrusion, when the strain rate sensitivity index is larger, and the struture shows better performance of super plastic forming, when the strain rate is around of 10-3. Meanwhile, the diffusion bonding width has a certain influence on the uniformity of the sheet thickness distribution after the super plastic forming. The optimal pressure time curve is obtained by controlling the maximum strain rate. The results of the study can provide theoretical reference for super-plastic forming of titanium alloy wide-chord hollow structure.%以TC4合金层板结构的超塑性成形过程为研究对象,采用有限元软件MARC模拟计算了TC4合金宽弦空心夹芯结构的超塑性成形过程.分别分析了应变速率敏感指数、目标应变速率及扩散连接宽度等参数对贴模过程及壁板厚度分布的影响.结果表明:当应变速率敏感指数较大时,夹芯结构会发生沿纵向挤出延伸变形;当目标应变速率为10-3时,材料表现出较佳的超塑性性能;而扩散连接宽度的大小对超塑性成形后板材壁厚分布的均匀性有一定影响.通过控制最大应变速率的方法,提取出了最优化的压力时间曲线.研究结论可为钛合金空心夹芯结构件的超塑性成形提供理论参考.

摘要： 轻合金具有比强度和比刚度高、密度低等优点,在追求轻量化、节能减排的今天具有广阔的应用前景,这就对其成形制造技术提出了更高的要求.在概述轻合金成形制造技术的基础上,分别对高真空压铸、半固态成形、电磁成形、超塑性成形等一系列成形技术的成形原理进行了简要分析,并阐述了这些技术在轻合金制造上的应用表现,总结了它们各自的技术优势.最后对轻合金成形技术做出了展望,指明了该技术的发展方向.

摘要： 本文讨论超塑性成形与扩散连接(SPF/DB)成形原理和过程。利用有限元软件Marc对钛合金TC4板超塑性成形/扩散连接进行数值模拟。通过模拟预测钛合金TC4 成形件的壁厚分布情况，并获得优化的压力-时间（P-t）曲线，为后续试验的成形气压控制提供参考依据。

摘要： 该文介绍了历经多年研究开发的一个板材超塑性成形系统。该系统由有限元分析技术、成形过程的计算机控制、成形工艺技术等部分组成。该文主要介绍了该系统中计算机技术的应用情况的应用实例。

摘要： 超塑性钛合金以优异的变形性能和材质均匀等特点,在飞机一些复杂形状构件的生产中起到了不可替代的作用.超塑性气胀成形与扩散连接的复合工艺(SPF/DB)在航空工业上的应用,特别是钛合金飞机结构件的SPF/DB成形技术对航空工业的发展起到重要作用.本文介绍了超塑性合金的基本概念;钛合金的结构特点;超塑性成形工艺特点;超塑性成形及扩散连接(SPF/DB)技术特点;SPF/DB在目前国内外的发展应用;针对民用飞机的特点提出了SDF/DB今后的研究方向.

摘要： 对新型高温钛合金BTi-62421S进行卷圆、冷/热冲压成形、热涨性、热成形等实验研究，获得了该合金的热成形性能;通过高温超塑性拉伸试验，获得了该合金超塑性成形的最佳工艺参数，并进行该合金框架、舵面零件的超塑性成形试验。结果表明:BTi-62421S钛合金在(620±10)°C下保温20～25 min可实现筒形件的热涨形，在750°C左右可实现口框类零件的热成形，但热成形性能存在各向异性;该合金在温度为920°C，应变速率为1.0×10-3s-1时具有最佳超塑性能，伸长率达到448.5%，在此条件下可成形出满足设计要求的舵面及框架样件。

摘要： 本文研究了SPF/DB Ti-6Al-4V合金及其激光焊接接头静态拉伸性能和疲劳性能,并获得S-N曲线.通过观察组织特征和疲劳断口形貌,分析了激光焊接对SPF/DB Ti-6Al-4V合金疲劳性能的影响.结果表明,SPF/DB T-6Al-4V合金激光焊接接头的抗拉强度略低于母材抗拉强度,而疲劳强度明显低于母材疲劳强度,约为其抗拉强度的40%.SPF/DB Ti-6Al-4V合金组织为α+β等轴细晶组织,其焊接接头组织为含α,针状马氏体α'和少量β相的魏氏组织结构.焊接接头组织结构的不均匀性,以及组织的粗大化是导致激光焊接接头疲劳性能下降的重要原因.SPF/DB Ti-6Al-4V合金疲劳断裂为塑性断裂,其焊接接头疲劳断裂为准解理断裂,这显著降低激光焊接接头的疲劳性能.而焊接气孔等焊缝表层微小几何不连续缺陷的存在往往成为激光焊接接头疲劳断裂的裂纹源.

摘要： 本文研究了SPF/DB Ti-6Al-4V合金及其激光焊接接头静态拉伸性能和疲劳性能,并获得S-N曲线.通过观察组织特征和疲劳断口形貌,分析了激光焊接对SPF/DB Ti-6Al-4V合金疲劳性能的影响.结果表明,SPF/DB T-6Al-4V合金激光焊接接头的抗拉强度略低于母材抗拉强度,而疲劳强度明显低于母材疲劳强度,约为其抗拉强度的40%.SPF/DB Ti-6Al-4V合金组织为α+β等轴细晶组织,其焊接接头组织为含α,针状马氏体α'和少量β相的魏氏组织结构.焊接接头组织结构的不均匀性,以及组织的粗大化是导致激光焊接接头疲劳性能下降的重要原因.SPF/DB Ti-6Al-4V合金疲劳断裂为塑性断裂,其焊接接头疲劳断裂为准解理断裂,这显著降低激光焊接接头的疲劳性能.而焊接气孔等焊缝表层微小几何不连续缺陷的存在往往成为激光焊接接头疲劳断裂的裂纹源.

摘要： 本文研究了SPF/DB Ti-6Al-4V合金及其激光焊接接头静态拉伸性能和疲劳性能,并获得S-N曲线.通过观察组织特征和疲劳断口形貌,分析了激光焊接对SPF/DB Ti-6Al-4V合金疲劳性能的影响.结果表明,SPF/DB T-6Al-4V合金激光焊接接头的抗拉强度略低于母材抗拉强度,而疲劳强度明显低于母材疲劳强度,约为其抗拉强度的40%.SPF/DB Ti-6Al-4V合金组织为α+β等轴细晶组织,其焊接接头组织为含α,针状马氏体α'和少量β相的魏氏组织结构.焊接接头组织结构的不均匀性,以及组织的粗大化是导致激光焊接接头疲劳性能下降的重要原因.SPF/DB Ti-6Al-4V合金疲劳断裂为塑性断裂,其焊接接头疲劳断裂为准解理断裂,这显著降低激光焊接接头的疲劳性能.而焊接气孔等焊缝表层微小几何不连续缺陷的存在往往成为激光焊接接头疲劳断裂的裂纹源.

摘要： 本文研究了SPF/DB Ti-6Al-4V合金及其激光焊接接头静态拉伸性能和疲劳性能,并获得S-N曲线.通过观察组织特征和疲劳断口形貌,分析了激光焊接对SPF/DB Ti-6Al-4V合金疲劳性能的影响.结果表明,SPF/DB T-6Al-4V合金激光焊接接头的抗拉强度略低于母材抗拉强度,而疲劳强度明显低于母材疲劳强度,约为其抗拉强度的40%.SPF/DB Ti-6Al-4V合金组织为α+β等轴细晶组织,其焊接接头组织为含α,针状马氏体α'和少量β相的魏氏组织结构.焊接接头组织结构的不均匀性,以及组织的粗大化是导致激光焊接接头疲劳性能下降的重要原因.SPF/DB Ti-6Al-4V合金疲劳断裂为塑性断裂,其焊接接头疲劳断裂为准解理断裂,这显著降低激光焊接接头的疲劳性能.而焊接气孔等焊缝表层微小几何不连续缺陷的存在往往成为激光焊接接头疲劳断裂的裂纹源.

摘要： 本文研究了SPF/DB Ti-6Al-4V合金及其激光焊接接头静态拉伸性能和疲劳性能,并获得S-N曲线.通过观察组织特征和疲劳断口形貌,分析了激光焊接对SPF/DB Ti-6Al-4V合金疲劳性能的影响.结果表明,SPF/DB T-6Al-4V合金激光焊接接头的抗拉强度略低于母材抗拉强度,而疲劳强度明显低于母材疲劳强度,约为其抗拉强度的40%.SPF/DB Ti-6Al-4V合金组织为α+β等轴细晶组织,其焊接接头组织为含α,针状马氏体α'和少量β相的魏氏组织结构.焊接接头组织结构的不均匀性,以及组织的粗大化是导致激光焊接接头疲劳性能下降的重要原因.SPF/DB Ti-6Al-4V合金疲劳断裂为塑性断裂,其焊接接头疲劳断裂为准解理断裂,这显著降低激光焊接接头的疲劳性能.而焊接气孔等焊缝表层微小几何不连续缺陷的存在往往成为激光焊接接头疲劳断裂的裂纹源.

摘要： 本文研究了SPF/DB Ti-6Al-4V合金及其激光焊接接头静态拉伸性能和疲劳性能,并获得S-N曲线.通过观察组织特征和疲劳断口形貌,分析了激光焊接对SPF/DB Ti-6Al-4V合金疲劳性能的影响.结果表明,SPF/DB T-6Al-4V合金激光焊接接头的抗拉强度略低于母材抗拉强度,而疲劳强度明显低于母材疲劳强度,约为其抗拉强度的40%.SPF/DB Ti-6Al-4V合金组织为α+β等轴细晶组织,其焊接接头组织为含α,针状马氏体α'和少量β相的魏氏组织结构.焊接接头组织结构的不均匀性,以及组织的粗大化是导致激光焊接接头疲劳性能下降的重要原因.SPF/DB Ti-6Al-4V合金疲劳断裂为塑性断裂,其焊接接头疲劳断裂为准解理断裂,这显著降低激光焊接接头的疲劳性能.而焊接气孔等焊缝表层微小几何不连续缺陷的存在往往成为激光焊接接头疲劳断裂的裂纹源.

摘要： 本发明公开了一种超塑性微成形装置，通过压簧-楔块机构，使用工控机控制压电陶瓷驱动器及温控组件，即可一次、连续完成零件的整个微塑性成形过程，可以提高成形效率和制备的自动化程度，通过改变凸模与凹模的结构可制备不同三维结构的微型零件。本发明还公开了利用该超塑性微成形装置成形微型件的方法。由于通过压电陶瓷驱动器和压簧-楔块组合自动进给，改变了以往需要多次手动调节丝杠旋钮才能完成微型零件的挤压成形的不足，使用计算机连续控制压电陶瓷驱动器即可完成微型零件的整个微挤压成形过程，从而简化了操作步骤，通过改变凸模与凹模的结构即可成形不同三维结构的微型零件，扩大了其应用范围。

摘要： 本发明提供了一种波浪形中空蒙皮结构零件的超塑性变形/扩散连接的成形技术，属于材料成型技术领域。具体步骤为：根据最终形成零件的外形尺寸，切取尺寸相同的两个板材和与板材相同掩模板，去除板材表面的油污和氧化皮，根据掩模板的形状切割两个板材，并经过对齐封焊，然后放入一体化成形模具中，经过真空和温度的环境，模具进行合模，经历温度和氩气的环境完成扩散连接后，进行空心筋格的超塑成形，取出一体化成形模具，将成形零件模具中取出，经过切割获得波浪形中空蒙皮结构的零件。本发明在一个工艺流程中完成整体弯曲，整体扩散连接及超塑成形三个步骤，可以有效减少高温区工作次数及时间，从而大幅减少材料性能损耗。

摘要： 本发明提供了一种超塑性正反双向变温挤压成形方法和应用，基于试验的镁锂合金材料成形性能参数及工艺参数，开展镁锂合金材料成形数值模拟分析，通过建立热力耦合有限元仿真模型，预测零件成形过程的宏观变形及微观组织演变，并与实际模拟试样测试结果进行对比，验证数值分析的准确性，评判镁锂合金的模具设计的可行性，依据有限元模拟仿真结果进行成形工艺优化。本发明采用超塑性正反双向变温挤压成形，在实现大变形的同时，可以对于细化晶粒，提高力学性能具有双重作用。在制造过程中，材料晶粒细化，力学性能获得大幅改善，在消除残余应力的同时实现高性能。

摘要： 本发明公开了一种超塑性微成形装置，通过压簧－楔块机构，使用工控机控制压电陶瓷驱动器及温控组件，即可一次、连续完成零件的整个微塑性成形过程，可以提高成形效率和制备的自动化程度，通过改变凸模与凹模的结构可制备不同三维结构的微型零件。本发明还公开了这种超塑性微成形装置控制系统和利用该超塑性微成形装置成形微型件的方法。由于通过压电陶瓷驱动器和压簧－楔块组合自动进给，改变了以往需要多次手动调节丝杠旋钮才能完成微型零件的挤压成形的不足，使用计算机连续控制压电陶瓷驱动器即可完成微型零件的整个微挤压成形过程，从而简化了操作步骤，通过改变凸模与凹模的结构即可成形不同三维结构的微型零件，扩大了其应用范围。

摘要： 本发明提供了一种超塑性正反双向变温挤压成形方法和应用，基于试验的镁锂合金材料成形性能参数及工艺参数，开展镁锂合金材料成形数值模拟分析，通过建立热力耦合有限元仿真模型，预测零件成形过程的宏观变形及微观组织演变，并与实际模拟试样测试结果进行对比，验证数值分析的准确性，评判镁锂合金的模具设计的可行性，依据有限元模拟仿真结果进行成形工艺优化。本发明采用超塑性正反双向变温挤压成形，在实现大变形的同时，可以对于细化晶粒，提高力学性能具有双重作用。在制造过程中，材料晶粒细化，力学性能获得大幅改善，在消除残余应力的同时实现高性能。

摘要： 本发明公开一种超细晶棒材挤扭挤大塑性变形模具及成形方法，包括上冲头和凹模，凹模内设置有模腔，上冲头对模腔内的棒坯进行加工，凹模内设置有由上至下依次设置的进料通道、变形通道和出料通道，变形通道包括挤压过渡段、整体扭转段和缩颈挤压段，挤压过渡段、整体扭转段和缩颈挤压段同轴设置，整体扭转段横截面设置为圆角四边形，圆角四边形的四个顶角沿轴向方向螺旋延伸；本发明采用渐进式的变形方式，将大直径的圆形截面变为小直径的圆形截面，挤压过渡段先是一组对边变形较大，缩颈挤压段则是另一组对边变形较大，此种变形方式在可降低挤扭过程中的载荷，提高模具的使用寿命，有利于解决难变形材料在大挤压比情况下载荷大的问题。

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： 本发明提供一种二硼化锆基超高温陶瓷低温高速超塑性成形方法，属于超高温陶瓷的成形领域。该方法在二硼化锆内引入适量的二硅化物，进而得到纳米陶瓷粉体，然后将纳米陶瓷粉体经烧结制得烧结坯体，然后在特定的温度区间和应力的共同作用下，利用超塑性挤压的方式在短时间内获得接近于最终形状的超高温陶瓷产品，经过精磨制得超高温陶瓷零件。经改良的超高温陶瓷能够在较高的初始应变速率、较低的温度、以及较低的应力下，在较短的时间内即可实现超过100％的塑性变形，使得该材料的超塑性成形具有了工程应用的意义。利用该方法可以实现超高温陶瓷复杂形状构件的近净成形，解决了二硼化锆基超高温陶瓷由于硬度高、脆性大等而加工困难的问题。

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： 本实用新型涉及大块非晶合金制备技术领域，且公开了一种用于非晶直齿轮的超塑性成形装置，包括加热控温装置、挤压模具、可拆式挤压杆和垫块；加热控温装置由电阻炉和热电偶组成，所述电阻炉的加热方式为电阻加热，所述热电偶用于测温控温，所述电阻炉内充入氩气、氮气等惰性气体进行气体保护；所述挤压模具由上模块、轴套、可拆式活动凹模和下模板组成；凹模采用可拆卸的活动凹模，不同于以往的固定式凹模，能直接拆卸更换，能够较为方便的对不同齿数和模数的非晶直齿轮进行成形，方便了实验人员，提高了实用性。本实用新型中的活动凹模采用的是高温合金，能多次重复使用，极具经济性。