TC6钛合金的超塑变形机制研究

提出了一种全新的超塑性研究方法:基于m值的高效超塑变形机制。采用该方法对TC6钛合金进行高温拉伸实验,研究其超塑性能,并与最大m值法超塑性进行比较分析。实验结果表明,细晶组织的该合金具有优良的超塑性,最佳变形温度在900℃,最大m值超塑变形可以获得20倍的最大延伸率;基于m值的高效超塑变形可以显著提高超塑成形效率,在获得延伸率为16.96倍的优良超塑性前提下,成形效率可提高13倍。

轧制镁合金超塑性和超塑胀形

对轧制态MB15镁合金进行了超塑性拉伸实验 ,结果表明 :晶粒尺寸为 5 .9μm的MB15镁合金板材 ,在温度为 5 73K、初始应变速率为 5 .5 6× 10 -4s-1的变形条件下 ,获得的最大延伸率为 30 9% ,应变速率敏感指数为0 .34;当真应变为 0 .3时 ,试样的晶粒尺寸为 4 .5 μm ,说明在拉伸初始阶段轧制镁合金可以获得细晶组织 ,同时发生了部分动态再结晶。利用扫描电镜观察断口发现典型的超塑性空洞形貌特征。通过胀形实验可以看出 ,该镁合金板材的超塑成形性能好 。

超塑处理对喷射成形GCr15钢超塑性的影响

研究了超塑处理对喷射成形ＧＣｒ１５钢超塑性的影响， 超塑性拉伸实验结果表明．未经超塑处 理的铸态试样，延伸率为 １１９％；经过二次油淬和二次油淬＋高温回火超塑处理的两种试样．延伸率分别 为 ３２８％和 ６７１％．变形温度和应变速率对 ＧＣｒ１５钢的超塑性有一定的影响，但材料的微观组织对其超 塑性具有决定性作用， 超塑处理改变了材料试样的微观组织，导致其超塑性发生变化， 经过二次油淬＋高 温回火超塑处理后试样具有球化组织．其超塑性最好：未经超塑处理的铸态试样具有珠光体组织，超塑性 最差：经过二次油淬超塑处理后试样的组织是马氏体和少量碳化物的混合， 其超塑性介于上述两种试样之 间， 喷射成形工艺使 ＧＣｒ１５钢获得均匀细化的稳定组织．这对于细晶超塑性是必要的，超塑处理使材料 的超塑性得到更大的提高。

Zn-5Al共晶合金的表面效应对超塑变形的影响

用光学显微镜、扫描电镜研究了Zn 5Al共晶合金超塑变形的表面效应及其影响因素。结果表明 :超塑变形中的晶界滑移机制导致某些晶界由材料内部滑移至表面 ,从而使外表面增加 ;Zn 5Al合金的超塑性表面流动具有长程性 ,而且表面流动对超塑变形具有协调作用 ;表面镀层由于破坏了表面流动的协调性 ,对合金的超塑变形产生阻碍作用。空洞是材料的内自由表面 ,其形核长大与 (2γs-γgb)有关 ,提高表面能、降低晶界能可增强材料的超塑性。

恒温超塑焊接接头断口分析

通过对４０Ｃｒ，Ｔ１０钢的同材或异材恒温超塑焊接接头的断口分析，提出超塑焊接接头是由冶金结合的焊合区及机械结合区、显微空隙等焊接缺陷构成的接头构成模型，可供超塑焊接工艺及质量检测参考．

Ti75合金超塑压缩的力学行为及组织演变

采用压缩的方法对Ti75合金超塑变形时力学行为和组织演变进行了研究。结果表明,在800℃,5×10-4s-1以及850℃,1×10-1s-1的条件下,m值大于0.3,而900℃时,m值降低;在超塑变形初期由于动态再结晶和β相的扩散,实现板条组织的等轴化、细晶化、均匀化,使α晶粒得以进行滑动和转动,晶界运动成为主要变形机制;晶间β相对α晶粒的转动和滑动起着调节作用;而位错运动既是变形机制,又是晶界滑动的调节机制。

锌铝超塑性合金超塑压缩试验研究

对Ｚｎ－２２％Ａｌ超塑性合金进行了等温超塑压缩试验。在相同的温度、变形速率条件下，研究了不同的变形强度与流动应力及硬度，以及在相同的温度、变形程度条件下，不同的变形速率与流动应力等的关系。

SiCw/LD2Al复合材料超塑变形协调机制的研究

为了研究金属基复合材料超塑变形时液相的作用 ,分析了金属基复合材料界面处的局部应力 .当由滑移引起的界面处局部应力值高于外界施加于界面处应力值时 ,复合材料在含有液相的状态下超塑变形能力最大 ;反之 ,变形能力在不含液相的纯固相状态最大 .因此 ,可以认为塑性变形过程中当有应力集中产生时 ,为了缓解应力集中 ,液相必需存在才能取得超塑性 .当无应力集中时 ,超塑变形不需要液相的存在 .

变形工艺对TC11钛合金超塑性的影响

为了研究TC11(Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si)钛合金的超塑性变形行为,采用两种改锻工艺细化坯料原始组织,然后在电子拉伸试验机上分别以恒速、恒应变速率和最大m值法进行拉伸实验。结果表明,TC11钛合金在α+β区通过三维镦拔改锻工艺,可以获得晶粒度为6μm的细晶等轴组织,而在β区拔长改锻的组织为粗大的魏氏组织。在变形温度为900℃的条件下,TC11钛合金通过最大m值超塑变形方式获得了异常高的超塑性,最大伸长率达到2300%;而采用常规的恒应变速率和恒速超塑变形,伸长率分别为1147%和1100%。说明TC11钛合金在α+β区通过三维镦拔改锻细化晶粒后,以最大m值超塑变形是获得较好超塑性的有效方法。

Zn-10Al合金超塑变形的研究

用恒载荷蠕变法研究了Ｚｎ１０Ａｌ合金的超塑变形特性，测定了Ｚｎ１０Ａｌ合金的应变速率敏感指数ｍ值和超塑变形激活能Ｑ值。

LF6铝合金的超塑性和扩散连接的组合工艺

研究了ＬＦ６铝合金的超塑性和扩散连接组合工艺，试验结果表明：预先采用变形再结晶的方法细化材料的晶粒，并有效地去除铝合金表面的致密氧化膜，即可成功地实现铝合金的ＳＰＦ—ＤＢ组合工艺。利用电子探针从微观观察了扩散连接接头的界面扩散行为。

超高碳钢与表面改性后40Cr的超塑连接

研究了1.4%C超高碳钢的压缩超塑性及其与40Cr钢之间的超塑性焊接,分析了接头组织与性能,讨论了焊接机理。结果表明,1.4%C超高碳钢在800℃、初始应变速率(0.75～3.75)×10-4s-1条件下压缩呈现超塑性,应变速率敏感性指数0.31;40Cr钢组织越细,接头强度越高;经表面激光淬火的40Cr与1.4%C超高碳钢在800℃、预压应力56.6MPa、初始应变速率2.5×10-4s-1的条件下压接3.5min,接头强度最高达460MPa,为40Cr钢母材强度的85%,接头胀大率小于4.5%,可实现较精密固态焊接。

超塑性铝合金的发展

本文介绍了超塑铝合金发展的历史和现状。重点讨论了超塑铝合金的品种,制备工艺及超塑成型技术,并介绍了超塑铝合金的应用现状,展望了应用的美好远景。

超塑性均匀大变形动态过程的力学分析——提出一个新的超塑性本构方程

本文对照常规塑性变形和超塑性变形的动态过程,指出超塑性变形的重要宏观特点是能重建很长的第Ⅱ类似均匀稳定过程。所以能重建这一稳定过程是由于不同微观部位的硬化和软化的交递作用而引起颈缩游动的结果。颈缩游动的过程是产生→抑制→转移。同时还指出n值越大初始稳定性越好,m值越大抑制颈缩的能力越强,τ值越大颈缩游动的越快。因此,要获得长的第Ⅱ类稳定过程,不仅要有大的n值、m值和τ值,而且要求硬化和软化能较好的配合。文中还回答和澄清了一些问题,从而导致提出一个新的超塑性本构方程σ=K_τε~nε~mt~τ。

镁锂合金微型热管电场辅助超塑挤压成形

目的解决新一代轻质镁锂合金微型热管加工难度大、尺寸精度差、性能不稳定的难题。方法对镁锂合金坯料施加脉冲电流,利用脉冲电流产生的电致超塑性效应提高塑性变形能力,降低镁锂合金微型热管的加工难度。利用有限元仿真和实验相结合的方法,分析微型热管电场辅助超塑挤压过程中微型热管的变形行为与缺陷演变。结果电场辅助超塑成形的挤压力远低于相同温度下纯加热成形的变形力,能够单道次挤压出Φ2 mm的微细热管。结论与相同温度下的纯加热成形相比,电场辅助微型热管超塑挤压成形的变形抗力降低了50%,证明电致超塑性可有效降低镁锂合金微型热管的加工难度。随着超塑挤压速度的增加,变形不均匀性加剧。当挤压速度为0.006~0.02 mm/s时,能够获得尺寸精度和表面质量较好的微型齿槽。当挤压速度超过0.02 mm/s时,容易导致微型齿与管壁区域之间的材料流动不均匀,甚至诱发断裂。当挤压温度为200~280℃时,可以软化材料,降低挤压力,避免了温度过高产生的“焊接”现象。镁锂合金微型热管成形过程受尺寸效应影响,在挤压杆微型齿槽表面,亚毫米尺寸导致镁锂合金与模具间的界面摩擦增大、材料流动变慢,进而影响了微型齿槽的填充质量。

背压对超塑自由胀形影响的实验研究

本文实验研究了背压 P_b 对超塑性自由胀形宏观力学行为的影响。实验结果表明,背压 P_b 的施入,提高了胀形的成形速度而缩短了成形时间,胀形极限有所提高,厚度变薄趋于均匀,胀形件的几何形状趋于球面。

超塑性拉伸变形过程的计算机优化控制

通过单片计算机对超塑性拉伸变形过程优化控制，讨论了其优化原理和控制方法，介绍了计算机控制系统的硬件和软件，实验结果表明，超塑变形过程的优化控制能显著提高Ｔｉ－１５－３钛合金的超塑性能，是一种应用价值的最佳变形模式。

一个新的超塑变形内部损伤预测模型

超塑变形往往具有空洞敏感性，对空洞的研究引起国内外学者的重视并取得较大进展，但现有描述起塑变形时空洞损伤行为的力学模型普遍存在精度问题。利用神经网络对超塑变形时的空洞损伤程度进行预测，不仅可提高精度，同时亦能充分反映超塑变形工艺参数对损伤的影响规律。因此，这就为研究超塑变形时的空洞损伤提供了一种新方法。

高应变速率超塑性研究的新进展

综述了高应变速率超塑材料及其变形机理和工业应用的最新进展。高应变速率超塑材料主要是铝基复合材料及铝合金 ,最近 ,对镁基复合材料、钛合金高应变速率超塑性能的研究也已开始。材料的高应变速率超塑性能使材料可进行超塑性锻造 。

空洞敏感材料轴对称超塑约束胀形的数值研究

本文将含有变形损伤的本构关系引入大应变刚粘塑性有限元模型，研究空洞敏感材料轴对称起塑约束胀形的变形特性与损伤机制。讨论了材料速率敏感指数ｍ、空洞长大速率Ｄ０、静水背压力Ｐｈ、摩擦因子Ａｍ以及模具几何（宽高比ＲＤ／ＨＰ）对胀形件厚度不均匀性及空洞扩展的影响。