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超塑性成形材料及其应用

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:超塑性成形材料主要有锌铝合金、铝基合金、钛合金、镍基合金等。钢铁材料甚至冷热模具钢均可进行超塑性成形。这样,对某些变形抗力大、可锻性低、锻造温度范围窄的金属材料,如镍基高温合金,经超塑性处理后,可进行超塑性成形。3)超塑性成形后的工件,具有较均匀而细小的晶粒组织,力学性能均匀一致;具有较高的抗应力腐蚀性能,工件内不存在残余应力。

超塑性成形材料及其应用

(1)金属的超塑性概念 一般工程上用延伸系数δ来判断金属材料塑性高低。通常在室温下,钢铁材料的δ一般不超过40%,非铁金属也不会超过60%,即使在高温时也很难超过100%。但有些金属材料在特定的条件下,即超细等轴晶粒(晶粒平均直径0.5~5μm)、一定的变形温度(一般为(0.5~0.7)T)、极低的变形速度(s=10-2~10-4m/s),其相对延伸系数δ会超过100%,某些材料如锌铝合金甚至超过1000%。超塑性成形材料主要有锌铝合金、铝基合金、钛合金、镍基合金等。钢铁材料甚至冷热模具钢均可进行超塑性成形。

(2)超塑性成形的特点 包括以下4点:

1)超塑性状态下的金属在拉伸变形过程中不产生缩颈现象,变形应力是常态下金属的变形应力的几分之一到几十分之一。这样,对某些变形抗力大、可锻性低、锻造温度范围窄的金属材料,如镍基高温合金,经超塑性处理后,可进行超塑性成形。

2)可获得形状复杂、薄壁的工件,且工件尺寸精确,为净形或近净形精密加工开辟了一条新的途径。

3)超塑性成形后的工件,具有较均匀而细小的晶粒组织,力学性能均匀一致;具有较高的抗应力腐蚀性能,工件内不存在残余应力。

4)在超塑性状态下,金属材料的变形抗力小,可充分发挥中、小型设备的作用。(www.xing528.com)

但是,超塑性成形前或过程中要对材料进行超塑性处理,还要在超塑性成形过程中保持较高的温度。

(3)超塑性成形的应用 包括以下3点:

1)板料冲压。如图3-80a所示的零件,其直径小但很深。若用普通拉深,则需多次拉深及中间退火;若用锌铝合金等超塑性材料则可一次拉深成形,如图3-80b所示,且产品品质好,性能无方向性。

2)超塑性挤压。主要用于锌铝合金、铝基合金及铜基合金。

3)超塑性模锻。主要用于镍基高温合金及钛合金。过程是:先将合金在接近正常再结晶温度下进行热变形,以获得超细晶粒组织,然后在预热的模具(预热温度为超塑性变形温度)中模锻成形,最后对锻件进行热处理以恢复合金的高强度状态。

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