第15讲超塑性现象.pptVIP

晶粒越细小：除Ⅲ区外，在所有应变速率条件下，流动应力都下降，特别是在低应变速率下更为明显；Ⅱ区和Ⅲ区的过渡推向高应变速率范围；m的最大峰值增加，并移向高应变速率区**第29页，共46页，星期日，2025年，2月5日应变速率敏感性指数m的物理意义应变速率敏感性指数m是材料超塑性的一个重要参数，它表征金属抵抗颈缩的能力，高的m值使抵抗颈缩的能力增加。其理论意义是：产生颈缩的部位应变速率增加，由于高的流动应力应变速率敏感性，需要更高的应力。在试样其余部分没有继续塑性变形的情况下，外加应力不足以使颈缩发展。**第30页，共46页，星期日，2025年，2月5日超塑性的组织特征试验研究结果表明，于超塑性变形时晶粒的等轴性保持不变，并在变形后通常可以看到晶粒有些长大。在正常微细晶粒超塑性显微组织中在500％的应变下晶粒尺寸可能增加50％或100％。有人在Sn－5％Bi合金上发现，延伸率达1000％时，晶粒仍保持等轴并发现晶粒长大了好几倍。**第31页，共46页，星期日，2025年，2月5日对某些材料，如a／b黄铜、Al黄铜，AI-Zn-Mg-Cr合金等的超塑性拉伸中也发现有空洞出现。试验证明，空洞的数量和尺寸随应变速率的增大而增多。随着真实应变的增加，空洞数目也增多。一般认为空洞是由晶界滑移引起的，所以在Ⅱ区内因晶界滑移对塑性变形的作用最大，其空洞速率也就最大。试验结果还表明，当材料在超塑性变形过程中形成大面积空洞时，其相互连接将导致材料的最终断裂。**第32页，共46页，星期日，2025年，2月5日超塑性的机理一、空位—迁移过程理论空位—迁移过程即为空位蠕变过程，它是指空位在应力梯度的作用下引起的迁移，也就是原子的迁移（扩散）。金属的蠕变变形规律就是用这种原子的扩散来解释的。如图所示，在拉应力作用下，空位扩散到平行于拉伸轴的晶界，而与此相应，原子向垂直于拉伸轴的晶界扩散，由此而使晶体发生变形。**第33页，共46页，星期日，2025年，2月5日LessonFifteen第15讲超塑性现象第1页，共46页，星期日，2025年，2月5日第七章金属的塑性主要内容MainContent塑性的概念及塑性指标影响塑性的主要因素超塑性现象**第2页，共46页，星期日，2025年，2月5日7.3超塑性现象纳米铜的室温超塑性**第3页，共46页，星期日，2025年，2月5日在不同温度下ZnAl22的拉伸变形(250℃时延伸率)**第4页，共46页，星期日，2025年，2月5日Bi-44Sn挤压材料在慢速拉伸下出现异常大的延伸率（）**第5页，共46页，星期日，2025年，2月5日高温合金INCONEL718的超塑性成形航天器件**第6页，共46页，星期日，2025年，2月5日双相不锈钢超塑性成形的航天器件**第7页，共46页，星期日，2025年，2月5日超塑成形的波形膨胀节用TC4钛合金波纹管**第8页，共46页，星期日，2025年，2月5日超塑性的概念超塑性的力学特征超塑性的组织特征超塑性的机理超塑性的应用**第9页，共46页，星期日，2025年，2月5日超塑性的概念超塑性是指材料在一定的内部（组织）条件（如晶粒形状及尺寸、相变等）和外部（环境）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（例如大的延伸率）的现象。一般说来，如果材料的延伸率超过100％，就可称为超塑性。凡具有能超过100％延伸率的材料，则称之为超塑性材料。现代已知的超塑性材料之延伸率最大可超过1000％，有的甚至可达2000％**第10页，共46页，星期日，2025年，2月5日**第11页，共46页，星期日，2025年，2月5日超塑性的分类组织超塑性或恒温超塑性。根据材料的组织形态特点也称之为微细晶粒超塑性。特点是材料具有微细的等轴晶粒组织。温度：Ts≥0.5Tm（Ts和Tm分别为超塑变形和材料熔点温度的绝对温度）变形速度：10-4~10-1/s。微细晶粒尺寸其范围在0.5～5μm之间。一般来说，晶粒越细越有利于塑性的发展，但对有些材料来说（例如Ti合金）晶粒尺寸达几十微米时仍有很好的超塑性能。由于超塑性变形是在一定的温度区间进行的，因此即使初始组织具有微细晶粒尺寸，如果热稳定性差，在变形过程中晶粒迅速长大的话，仍不能获得良好的超塑性。**第12页，共46页，星期日，2025年，2月5日相变超塑性或变态超塑性这类超塑性，并不要求材料有超细晶粒，而是在一定的温度和负荷条件下，经过