超塑性分类
• 组织超塑性或恒温超塑性 • 相变超塑性或变态超塑性 短暂超塑性 • 其他形式的超塑性 相变诱发超塑性
超塑性变形的力学性能
未经拉伸变形及拉伸后获得最大伸长率Mg-Gd-Y-Zr合金试样
流变应力
获得最大伸长率的Mg-Gr-Y-Zr合金的流变应力及伸长率变化图
• 在超塑性材料中，流动应力特别敏感于应变速率。 其公式为： = K ε& m σ & 而应变速率敏感系数：m= d lnσ d lnε • 流变应力对温度十分敏感 • 晶粒的大小对流动应力及m值也有明显的影响
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超塑性变形的机理
• 晶间滑移的理论 • 空位的迁移过程理论 • 细晶材料位错运动协调的界面滑动是变形 的主要机制。 • 较粗晶粒的材料变形由晶界滑动和位错运 动决定
晶间滑移
• 这一理论设想晶界如晶 体间的流动层，并且晶 粒越细小，越接近于完 全无序（非晶体）的流 动状态。 • Zn-Al合金超塑性变形时 Zn相(β)与Al相(α)的转 换机构
合金的超塑性变形
汇报人：徐俊 2011年10月20日
超塑性变形
• • • • 超塑性变形的概念 超塑性变形的力学性能 超塑性变形的组织特征 超塑性变形的机理
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 （如温度、应变速率等）下，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。 • 一般来说延伸率超过100%的材料就叫做超塑性材 料。 • 特点：大延伸、无缩颈、小应力、易成型
超塑性变形的组织特征
• • • • 超塑性变形时晶粒的等轴性保持不变。 拉伸时变形诱发晶粒的长大。 空洞的数量和尺寸随应变速率的增大而增多。 材料断裂是由于超塑性变形过程中形成大面积空 洞。
• 空洞往往产生于晶界处或第二相粒子处
试样在ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ73K、3.3×10，ε=0.59、0.73、0.85、0.96时最小截面附近轴剖面空洞的 SEM像（拉伸轴为水平方向）
空位的迁移过程
• 指空位在应力梯度的 作用下引起的迁移
Ti-6Al-4V合金在ε=0.4，（1193K，10 s ）拉伸后的图像
−3 −1
• Ti-6Al-4V合金ε=1.4， （1193K， −3s−1 ）条件 10 下拉伸后的图像
参考文献：
• 《金属学与热处理》，崔忠圻，机械工业出版社,2007.5 • 《超轻双相镁锂合金的超塑性显微组织演变及变形机理》， 曹富荣，丁桦，2009-08 • 《Ti-6Al-4V合金超塑性变形中组织演变及变形机制》，赵 文娟，丁桦，2007-09 • 《第二相在Mg-Gd-Y-Zr合金挤压棒超塑性变形中的作 用》， 李理，张新明，2009-05 • 《金属的超塑性》何景素，王燕文，1986