2019秋-金属材料加工学-第七讲超塑性_图文.ppt
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金属材料培训PPT课件
3.机械制造基础的基本内容
1) 金属材料的种类、性能及选用； 2)热处理工艺基础及应用； 3)金属材料常用的加工方法；金属切削机床、
刀具、夹具等基本知识； 4)钳工的基本知识及基本技能； 5)焊工的基本知识及基本技能； 6)管工的基本知识及基本技能；
3.本课程的特点及学习方法
机械制造基础课程具有实践性强、综合性强 和覆盖面广的特点。
组织:两种物质相间组成，性能介于两者之间， 强度较， 硬度HBS 250。 5.莱氏体：T>727℃ A+Fe3C—Ld 高温莱氏体 T<727℃ P+Fe3C—Ld’低温莱氏体 性能: 与Fe3C相似 HBS>700 塑性极差。
• 二、铁碳合金状态图
• 1.含义：
• 是表明平衡状态下含C不大于6.69%的铁碳合金 的成分,温度与组织之间关系,是研究钢铁的成分, 组织和性能之间关系的基础,也是制定热加工工 艺的基础。
L1——拉深后长度 2）断面收缩率：Ψ
Ψ={（S0 - S1）/S0 }×100 ％ 式中 S。—— 试样原始截面面积(mm2)
S1 —— 试样断口处的截面面积(mm2) δ、ψ越大，材料塑性越好 ，一般δ〉5%为塑 性材料，δ〈5%为脆性材料。
二 、强度 强度指金属材料在外力作用下抵抗塑性变形
和断裂的能力。常用来表示金属材料强度的指标 1.屈服强度 σs
学习时要重视实践性教学环节，在教学实习 中努力增加感性认识和实践知识，了解、熟悉企 业的生产和技术管理，注意理论与实践相结合。
认真做好本课程实验、综合练习等，有助于 理解和掌握理论知识，有利于职业综合能力的培 养，逐步提高解决生产实际问题的能力。
第一部分 金属材料
第一节 金属材料的主要性能 1.使用性能：机械零件在正常工作情况下应具备的性能。
1) 金属材料的种类、性能及选用； 2)热处理工艺基础及应用； 3)金属材料常用的加工方法；金属切削机床、
刀具、夹具等基本知识； 4)钳工的基本知识及基本技能； 5)焊工的基本知识及基本技能； 6)管工的基本知识及基本技能；
3.本课程的特点及学习方法
机械制造基础课程具有实践性强、综合性强 和覆盖面广的特点。
组织:两种物质相间组成，性能介于两者之间， 强度较， 硬度HBS 250。 5.莱氏体：T>727℃ A+Fe3C—Ld 高温莱氏体 T<727℃ P+Fe3C—Ld’低温莱氏体 性能: 与Fe3C相似 HBS>700 塑性极差。
• 二、铁碳合金状态图
• 1.含义：
• 是表明平衡状态下含C不大于6.69%的铁碳合金 的成分,温度与组织之间关系,是研究钢铁的成分, 组织和性能之间关系的基础,也是制定热加工工 艺的基础。
L1——拉深后长度 2）断面收缩率：Ψ
Ψ={（S0 - S1）/S0 }×100 ％ 式中 S。—— 试样原始截面面积(mm2)
S1 —— 试样断口处的截面面积(mm2) δ、ψ越大，材料塑性越好 ，一般δ〉5%为塑 性材料，δ〈5%为脆性材料。
二 、强度 强度指金属材料在外力作用下抵抗塑性变形
和断裂的能力。常用来表示金属材料强度的指标 1.屈服强度 σs
学习时要重视实践性教学环节，在教学实习 中努力增加感性认识和实践知识，了解、熟悉企 业的生产和技术管理，注意理论与实践相结合。
认真做好本课程实验、综合练习等，有助于 理解和掌握理论知识，有利于职业综合能力的培 养，逐步提高解决生产实际问题的能力。
第一部分 金属材料
第一节 金属材料的主要性能 1.使用性能：机械零件在正常工作情况下应具备的性能。
金属塑性加工技术3-材料学基础PPT
金属塑性加工原理与技术
粗晶铝晶粒各处变形不均
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金属塑性加工原理与技术
2．晶界的作用及晶粒大小的影响
冷变形情况下： 晶界强度高于晶内强度 晶粒越细、强度硬度越高、变形越均匀，应力集中小，塑性好 与单晶体相比，多晶体受晶界和晶体取向差别的影响， 各晶粒变形先后、大小不同，同一晶粒内变形也不均匀， 易产生残余应力
2
金属塑性加工原理与技术
§5. 1 金属的塑性
5. 1. 1 塑性的基本概念 5. 1. 2 塑性指标及其测量方法 5. 1. 3 塑性状态图及其应用
3
金属塑性加工原理与技术
5. 1. 1 塑性的基本概念
➢ 什么是塑性 塑性是金属在外力作用下产生永久变形而不破 坏其完整性的能力
➢ 塑性与柔软性的区别是什么？ 塑性反映材料产生永久变形的能力 柔软性反映材料抵抗变形的能力
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§5. 2 金属多晶体塑性变形的主金属要塑性机加制工原理与技术
5. 2. 1 多晶体变形的特点 5. 2. 2 多晶体的塑性变形机构 5. 2. 3 合金的塑性变形 5. 2. 4 变形机构图
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金属塑性加工原理与技术
5. 2. 1 多晶体变形的特点
1．变形不均匀
多晶体塑性变形的竹节现象
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金属塑性加工原理与技术
从塑性图上获取的信息
➢ 慢速加工，温度为350~400℃时,φ值和εM都有最大值，不 论轧制或挤压，都可在此温度范围内以较慢的速度加工。
➢ 锻锤下加工，在350℃左右有突变，变形温度应选择在 400~450℃。
➢ 工件形状比较复杂，变形时易发生应力集中，应根据αK 曲线来判定。从图中可知，在相变点270℃附近突然降低， 因此，锻造或冲压时的工作温度应在250℃以下进行为佳。
塑性成型原理 塑性影响因素-外部因素
影响金属塑性的外部因素通过改变应力状态提高源自属塑性包覆钢板后的塑性成型
塑性成型示意图
影响金属塑性的外部因素
静水压力对提高金属塑性的良好影响
均质流体作用于一个物体上的压力； 这是一种全方位的力，并均匀地施向物体表面的各个部位
1. 拉伸应力会促进晶间变形、加速晶界的破坏，三向压 应力使晶间变形困难
2. 三向压应力有利于愈合塑性变形中晶内、晶间的各种 损伤
无氧铜 Qsn6.5-0.4
超硬铝合金
晶粒粗大化 金属间化合物
析出物 第二相
影响金属塑性的外部因素
2.应变速率
塑性成形设 备工作速度
水压机 1-10cm/s 机械压力机 30-100cm/s 通用锻锤 500-900cm/s
✓a-b: 加工硬化>软化 热效应
应变速率对塑性影响的示意图
✓c-d: 加工硬化<软化 热效应
➢ 影响塑性的内部因素
➢影响金属塑性的外部因素
➢ 提高金属塑性的主要途径
影响金属塑性的外部因素 1．变形温度
碳钢的塑性随温度变化图
影响金属塑性的外部因素
金属塑性 增高区
1区（100-200℃ ）---原子热振动能力 2区（700-800℃ ）---回复和再结晶 3区（950-1250 ℃）---均匀一致奥氏体
3. 消除杂质、液态相或组织缺陷的不良影响 4. 减轻不均匀变形而引起的附加拉应力
有没有不足之处？
影响金属塑性的外部因素 4．应变状态（变形状态）
轧制和挤压那个更能发挥金属的塑性能力？
主应变图对金属中缺陷形态的影响
影响金属塑性的外部因素 5．不连续变形的影响（变形程度） 6．尺寸因素的影响 7．其他（介质、气氛等）
超塑性材料
2 超塑性材料2.1 概念2.1.1定义2.1.2特征2.1.3常见超塑性材料2.1.4影响因素2.2流变力学2.3流变机理2.4研究发展方向2.1 概念2.1.1定义超塑性是指具备特定内在条件的材料在特定的外在条件下显示出的异常高塑性。
一般金属拉伸变形时的断裂延伸率不超过百分之一百，而超塑性材料在超塑性拉伸变形时其断裂延伸率则可达百分之几百，甚至几千。
Zn-22Al超塑变形前后的尺寸对比2.1.2特征超塑成型制品超塑性具有大延伸、小应力、无回弹、易成形等显著特点，特别适合用于难加工材料以及形状复杂零部件的精密制造。
对于超塑性现象表现出很大兴趣的原因之一是由于工艺上应用了此现象，并获得了初步成效。
超塑性成形（Superplastic Forming − SPF）是一种固态下的近终形成形技术，它可以一次性地制备出几何形状非常复杂的制品，具有成形压力低、模具寿命长、制品精度高、结构重量轻等显著特点，在难加工材料以及大型复杂结构件的加工生产中具有其它加工方法无法比拟的优点。
2.1.3常见超塑性材料迄今为止，已在多种金属系统和工业化合金中实现了超塑性，表列出了其中一些材料的特征参数。
一些超塑性材料的特征参数2.1.4影响因素∙流变力学∙原始组织结构及其演变（微细化（<10μm）、等轴化和稳定化的“三化”组织）∙特定的温度-应变速率2.2流变力学1964年，Backofen 等对超塑性变形提出如下本构方程：.K εσ=m式中：m 为应变速率敏感性指数；σ为流变应力；为应变速率；K 为材料常数。
作者指出，超塑性材料之所以具有大的延伸率，主要是由于材料具有较高的m 值。
在拉伸变形过程中，当材料产生局部颈缩时，高m 值产生很高的抗颈缩能力，使得局部颈缩难以向心部发展，从而获得大延伸的效果。
1967年，Hart 等对一般塑性变形提出如下本构方程及微分方程：.n K εεσ=mδln σ= γδε+ m δln式中：ε 为应变，n 为应变硬化指数，γ为应变硬化系数，δ代表沿着试样拉伸方向上的微分。
第15讲 超塑性现象【金属塑性变形理论】
金属塑性变形理论
第十五讲
第七章 金属的塑性
主要内容
Main Content
• 塑性的概念及塑性指标 • 影响塑性的主要因素 • 超塑性现象(自学)
2020/1/2
Lesson Fifteen 2
7.3 超塑性现象
• 纳米铜的室温超塑性
Lesson Fifteen
2020/1/2
3
Lesson Fifteen
2020/1/2
17
Lesson Fifteen
• 近年来超塑性在我国和世界上主要的发展方向主要有如 下三个方面：
• 先进材料超塑性的研究，这主要是指金属基复合材料、 金属间化合物、陶瓷等材料超塑性的开发，因为这些材 料具有若干优异的性能，在高技术领域具有广泛的应用 前景。然而这些材料一般加工性能较差，开发这些材料 的超塑性对于其应用具有重要意义 ；
2020/1/2
10
Lesson Fifteen
2020/1/2
11
Lesson Fifteen
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）
Lesson Fifteen
m
延伸率δ(%)
变形温度（℃）
0.5
>1500
200~300
0.48～0.5
300
200～360
Al-33Cu Al-Si Cu-Ag
Mg-33Al Sn-38Pb Bi-44Sn Pb-Cd
2020/1/2
0.9
500
第十五讲
第七章 金属的塑性
主要内容
Main Content
• 塑性的概念及塑性指标 • 影响塑性的主要因素 • 超塑性现象(自学)
2020/1/2
Lesson Fifteen 2
7.3 超塑性现象
• 纳米铜的室温超塑性
Lesson Fifteen
2020/1/2
3
Lesson Fifteen
2020/1/2
17
Lesson Fifteen
• 近年来超塑性在我国和世界上主要的发展方向主要有如 下三个方面：
• 先进材料超塑性的研究，这主要是指金属基复合材料、 金属间化合物、陶瓷等材料超塑性的开发，因为这些材 料具有若干优异的性能，在高技术领域具有广泛的应用 前景。然而这些材料一般加工性能较差，开发这些材料 的超塑性对于其应用具有重要意义 ；
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Lesson Fifteen
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Lesson Fifteen
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）
Lesson Fifteen
m
延伸率δ(%)
变形温度（℃）
0.5
>1500
200~300
0.48～0.5
300
200～360
Al-33Cu Al-Si Cu-Ag
Mg-33Al Sn-38Pb Bi-44Sn Pb-Cd
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金属加工工艺培训课件(PPT-69页)
三、淬火
❖ 把工件加热到一定温度（临界温度以上）， 经过一定时间保温后，在水、油或盐水中急 速冷却的操作过程叫淬火。
❖ 按加热程度不同分为： ❖ 整体淬火和表面淬火。
❖一般分为自由锻和模锻。 ❖常用于生产大型材、开坯等。
一、自由锻
利用冲击力或压力使金属在上下两个 抵铁之间产生变形，从而得到所需形状 及尺寸的锻件。分手工锻造、机械锻造 两种。 工具简单，通用性强，应用广泛。
二、模锻
❖ 按设备不同分为： ❖ 锤上模端、胎膜锻、 压力机上模锻 ❖ 锤上模锻设备有： ❖ 蒸汽空气锤、五砧座锤、高速锤
激光焊接法
某些物质原子中的粒子受光或电刺激， 使
低能级的原子变成高能级原子，辐射出相位 、
频率、方向完全相同的光，具有颜色单纯、
特点： (1)焊接速度快，加工时间短暂 (2)准确性高，被焊金属无需包埋固定，无变
形 (3)不受电磁于扰，可直接在大气中进行焊接
， 操作方便 (4)热影响区小，激光焊接加热区域小、热量
冲孔：利用特殊工具在金属片上冲剪出一定 造型的工艺，大，小批量生产都可以适用。
冲切：与冲孔工艺基本类似，不同之处在于 前者利用冲下部分，而后者利用冲切之后金属 片剩余部分。
切屑成型：当对金属进行切割的时候有切 屑生产的切割方式统称为切屑成型，包括铣 磨，钻孔，车床加工以及磨，锯等工艺。
无切屑成型：利用现有的金属条或者金属 片等进行造型。没有切屑产生。这类工艺包 括化学加工，腐蚀，放电加工，喷砂加工， 激光切割，喷水切割以及热切割等。
优点： 成本低，可用价廉易得的 CO2代替焊剂，焊接成本仅是埋弧 自动焊和手弧焊的40%左右。生产 效率高、操作性好、质量较好。
缺点： CO2的氧化作用使溶滴飞溅 较为严重，因此焊缝成型不够光滑 ，另外焊接烟雾较大，弧光强烈， 如果控制或操作不当，容易产生气