超塑性条件下的变形对高速钢组织和性能的影响

所谓超塑性就是指金属在一定条件下变形阻力小而能产生巨大塑性变形的能力。至少有三种超塑性:1)组织超塑性,这种超塑牲是具有稳定的细晶粒组织的金属和合金变形速度小时出现的;2)亚临界超塑牲,这种超塑性是接近相变开始时出现的(对钢来说一般稍低于A_(C1)点);3)马氏体超塑性,这种超塑性与马氏体转变同时出现(一般在M_(?)点至M_H点之间),此时将形成马氏体。研究表明,超塑性并不是某些特殊合金的性能,它对大多数变形合金来说,只要组织经过适当的准备,都可在一定条件下产生。所获得的研究结果包括高速钢、低合金钢和锰钢、钛合金、铝合金和镁合金进行的试验。本文仅介绍高速钢的试验结果。     

工具毛坯的超塑性挤压

具有一定组织的工具钢和高速钢,在AC_1减10～15℃到AC_1的温度范围内,以(1.33～2.13)×10~(-3)秒~(-1)的变形速度单向拉伸时,呈现超塑性挤压时,工具钢和高速钢出现超塑性的温度范围与单向拉伸时相同。但在高于10.0～12.0千巴的流体静压力下,出现超塑性的合适速度可增大几个数量级,同时组织因素的影响减弱。在(?)474型100吨滚压机上,在(10~(-2)～10~(-3))秒~(-1)的变形速度范围内和上述温度条件下,匀速挤压,实现了工具钢和高速钢模具毛坯及带柄刀具毛坯的超塑性挤压。超塑性挤压具有高的生产率,材料利用率达0.85～0.95。在超塑性挤压时,变形抗力大大降低。挤压产品的组织均匀。机械性能和使用寿命比切削加工产品提高1.8倍。     

超塑性等温锻造新技术

近年来,在金属材料加工领域中出现了许多新颖的加工技术,超塑性等温锻造就是其中颇为引人注目的一种。所谓超塑性是指某些金属材料在特定条什下(温度、变形速度和组织状态等)强度很低,塑性很高,在拉伸时能获得特别大的均匀的塑性伸长现象。大家知道,塑性较好的低碳钢只有30～40％的延伸率,塑性好的有色金属也只     

大钢锭内部空洞锻合过程的数值模拟

本文采用实验和塑性有限元法模拟相结合的方法研究了大钢锭在锻造过程中内部空洞的锻合机制。结果表明,空洞的闭合度λ和空洞周围的最大压应变ε 1成线性关系。工具与坯料间的磨擦影响坯料内部的应力应变分布,但不改变λ和ε 1的线性关系。当用上下平砧拔长大钢锭时,使ε 1峰值到达坯料中心的最小砧宽比为0.51,最佳砧宽比为0.7。对于FM法拔长,最小砧宽比为0.4,最佳砧宽比为0.6。     

利用铸态锌铝共析合金进行超塑性等温翻印模具

锌铝共折合金是一种典型的超塑性材料,具有良好的超塑性性能,目前较广泛地应用它来制作模具。但通常都是把铸锭经过轧制或挤压及热处理(固溶化加淬火)得到微细等轴晶粒组织,然后进行超塑性成形,这给生产应用带来了一些困难,除了增加轧制或挤压的工序外,对较大尺寸的模具模压成形受到了限制。由铸态材料通过热处理也可以得到微细晶粒组织,在超塑性条件下也具有一定的超塑性,利用它进行等温超塑性翻印模具,可以省去轧制或挤压工序,其优点是工艺简单,成型性好,表面光洁,加工周期短,设备吨位小,模具性能接近钢模及费用低。这种工艺值得推广应用。下面介绍其工艺与设计要点。     

基于人工神经网络的轴承保持架超塑性成形工艺参数优化

借助Levenberg-Marquardt算法,建立了铅黄铜超塑性拉伸温度、初始应变速率与延伸率、流动应力之间的BP网络预测模型,分析了拉伸温度、初始应变速率与延伸率和流动应力之间的关系,得出了铅黄铜最佳的超塑性条件,并以此为依据,进行了铜合金轴承保持架的超塑性成形试验。结果表明,人工神经网络方法是优化铅黄铜轴承保持架超塑性成形工艺参数的有效方法,所预测的铅黄铜最佳超塑性条件能够满足保持架超塑成形的需要,且在最佳超塑性条件下成形保持架具有明显的经济效益。     

GCr15钢A_(cl)以上的超塑性及超塑形变热处理

GCr15钢经830℃循环淬火2—3次后,在T=780～800℃,■=0.4～2.8×10~(-2)min~(-1)条件下可实现γ+k二相区的组织超塑性,在其超塑变形条件下进行模具的超塑成形效果良好,模具超塑成形后直接淬火可实现超塑形变热处理。GCr 15钢经超塑形变热处理后与常规热处理相比,多冲寿命成倍提高,抗弯强度及耐磨性均明显提高。     

第十讲 超塑性成形

超塑性是指金属在特定条件下具有异常高的塑性,伸长率可达百分之几百,甚至高达1000%～2000%(一般结构钢,室温时的伸长率δ值不超过40%),变形抗力小,这种现象称为超塑性。近年来,超塑性材料及成形的研究进展很快,并已在工业生产中应用。     

金属材料的超塑性一般介绍

金属材料在特定条件下,表现出来的异常高的延伸率,称为超塑性。特定的条件既包括金属材料本身固有的条件。例如,一定的成分,显微组织及转变能力(相变,再结晶及固溶度变化等)。也包括外在的实验条件,例如,温度及形变速率等。在超塑性状态下的金属材料除具有异常高的延伸率外,还具有低的强度。强度值一般都不超过0.7公斤/毫米~2。因此,极易变形,类似软糖及胶。所以亦有人将超塑性金属材料称之为“金属软糖”或“金属胶”。除金属材料外,非金属材料,例如陶瓷及有机材料也都会产生超塑性。超塑性材料的发展前途未可限量。     

T10A碳素工具钢的超塑性

本文对T1OA工具钢的超塑性工艺作了介绍,探索了预处理工艺、变形温度和变形速度对超塑性效应的影响。试验结果表明,该钢经780℃的三次循环淬火,在温度为680℃,应变速率为2.0×10~(-4)S~(-1)的变形条件下获得最大延伸率为415％,m值为0.48。     

在金属超塑性状态下用工程计算法计算反挤压时变形力

本文采用工程计算法（即主应力法）对金属超塑性状态下反挤压时变形力进行推导,得到其单位平均压力,对锌铝共析合金作了计算,与试验所得值接近。可作为近似地变形力估算来参考采用。     

金属薄板超塑胀形极限系数

本文从连续介质塑性力学的基本理论出发,并应用变m值超塑性本构方程,求得超塑恒压自由胀形高度极限系数D和恒压胀形充填型槽半径极限系数D',进而给出用D和D'对应地确定极限高度和极限半径的简便方法。由于理论与实验结果符合,故可把D和D'作为超塑胀形的重要工艺参数。     

热变形奥氏体的动态再结晶图和静态再结晶图

本文论述了热变形奥氏体再结晶的表达形式以及用金相方法制作热变形奥氏体再结晶图的方法。为了简化热变形奥氏体静态再结晶图,与动态再结晶图中的Z参数相对应,提出了一个Y参数,其物理意义是用温度和应变速率修正了的停留时间。以Y－ε为坐标的静态再结晶图,在形式上与以Z－ε为坐标的动态再结晶图一致,从而大大简化了静态再结晶图的表达形式。在再结晶图中取双对数坐标,可使再结晶开始线和再结晶终了线变为直线,从而进一步简化了动态再结晶图和静态再结晶图的制作程序。     

一个新的超塑变形空洞长大速率方程

采用超塑变形空洞长大速率方程描述空洞长大的四大重要参量dr/dε,η,V f和r之间的关系。新的空洞长大速率方程比以往的没有考虑空洞连接的空洞篚速率方程具有更广泛的适用范围,并得到7475Al合金空洞长大的实验验证。     

拉伸变形应变速率敏感性指数的力学涵义及其规范测量

鉴于建立超塑性变形定量力学解析理论的重要性,从分析Backofen超塑性拉伸的本构方程出发,讨论了方程中的材料参数k和应变速率敏感性指数m的力学涵义。提出了恒应变ε、恒速度υ和定载荷F三种典型变形路径条件下应变速率敏感性指数的规范测量公式。对每种变形路径又提出应变速率敏感性指数的传统测量方法和计算机模拟精确测量方法,并作了精度对比分析。给出了典型超塑Zn-5%Al合金在常态（18℃）和超塑状态（340℃）时三种变形路径下应变速率敏感性指数m ε、m υ和m F的实测结果。由于三者之间不但存在大的偏差,而且随ε的变化规律也各异。这就从试验上判明,即使在相同的应力状态下,应变速率敏感性指数也与变形路径密切相关。由此便向力学理论提出新的问题,要求从理论上解答偏差和变化规律不同的原因,进而揭示其力学本质。     

SUPERPLASTIC FORMING AND AP-PLICATION OF GH4169 SUPERALLOY

The superplastic forming and application of GH4169 superalloy are studied. It is shown that for the typical superplastic forming strain rates of 10- 3 s 1 to 10- 4 s -1, the available engineering strains of the fine-grain GH4169 superalloy are always higher than 250% within wide temperature scopes (920 -980℃), and the maximum elongation to failure obtained is 513%. Dynamic grain growth is presented during superplastic deforming for the alloy, and the grain becomes larger with the increase of the strain. A GH4169 fuel manifold of an aerocraft is superplastically formed, and the superplastically formed GH4169 mainfold is tested by 30 MPa hydraulic pressure for 10 min. So some GH4169 alloy complex components can be superplastically formed in the aerospace industry to decrease the costs of fabricating these components.     

超塑拉伸变形的力学解析

以作者在超塑性拉伸变形力学解析理论所做的一些工作为主,较为系统地回答了在该分支存在的一些涉及到变形规律力学本质的疑问,重点介绍应变速率敏感性指数m值和应变硬化指数n值的测量方法,并结合典型变形路径,精细分析了变形路径对n值和m值的影响,对变参数超塑拉伸变形本构方程进行介绍,最后是作者关于超塑性研究中值得注意的一些问题的意见。     

粘塑性挤压成形变形规律研究

为了寻求一种能全面揭示象等温和超塑性这类粘塑性复合挤压成形变形规律的方法，采用刚一粘塑性有限元对常温具有粘塑性行为的工业纯铅复合挤压进行了数值模拟。计算结果揭示了变形规律，如分流层的变化、速度场的分布、折叠缺陷的形成及原因等。计算表明，粘塑性复合挤压成形的最大变形区集中在凸模拐角处，变形分布梯度随着变形程度的增大而变小。增大变形速度、改善润滑条件有助于提高变形均匀性。对新旧网格的场变量传递、翻边现象的处理及初始速度场生成，采用有效的处理方法     

An analysis of the superplastic forming of a thin circular diaphragm

A new engineering model for the superplastic forming of domes has been developed. Unlike the well-known Jovane's model [1], it allows one to predict the thickness distribution of the domes. The approach involved permits the calculation of the pressure-time cycle and the thickness distribution without complicated numerical calculations. The superplastic bulge forming of domes was used as a test case. In spite of the simplicity of the model suggested, good agreement between the theoretical predictions and experimental data and results known from the literature was obtained.     

工业铝合金LY12超塑变形机理

本文研究了LY₁₂铝合金超塑变形的机理,用扫描电镜和光学显微镜观察了LY₁₂铝合金在超塑变形过程中的表面形貌变化,半定量地研究了该合金超塑变形过程中的机理变化。研究结果表明,LY₁₂铝合金在超塑变形Ⅱ区,其超塑变形的主要机理为晶界滑动,晶界滑动对总变形的贡献为40～70%,调节机理为晶内位错运动和扩散蠕变;在超塑变形Ⅲ区,晶内位错运动占主要地位,其对总变形的贡献为60%以上。