Сверхпластичность металлов и сплавов
Сверхпластичность не является свойством каких-то особых сплавов и при соответствующей подготовке структуры и в определенных условиях деформации проявляется у большого числа сплавов, обрабатываемых давлением.
Известно много сплавов на основе магния, алюминия, меди, титана и железа, деформирование которых возможно в режимах сверхпластичности.
Сверхпластичность может иметь место лишь при условии, когда в процессе деформации (растяжения образца) не образуется локальной деформации.
При локализации деформации в образце возникает местное утонение шейки и он сравнительно быстро разрушается.
Для идеально вязких (ньютоновских) твердых тел т = 1 и удлинение не должно сопровождаться образованием шейки. В случае обычной пластической деформации т < 0,2, а в условиях сверхпластической деформации т >0,3 (обычно 0,4-0,7).
Когда при сверхпластической деформации начинается образование шейки, в этом участке образца возрастает е и из-за высокого значения т увеличивается сопротивление течению а, благодаря чему образование шейки прекращается. Этот процесс непрерывно повторяется, приводя к образованию так называемой бегущей шейки (размытых шеек), когда она перемещается по длине образца, не давая локализованного сжатия. При такой квазиравномерной деформации достигаются очень большие удлинения при растяжении образца.
Процесс сверхпластической деформации
Структурная сверхпластическая деформация протекает главным образом благодаря зернограничному скольжению, хотя в определенной степени существует и внутризеренное дислокационное скольжение.
Проблема создания промышленного структурного сверхпластичного материала - это прежде всего получение ультрамелкого равноосного зерна и сохранение его при сверхпластической деформации.
Стабилизация размеров зерна достигается: 1) применением двухфазных сплавов с объемным соотношением фаз 1 : 1; в этом случае имеет место максимальное развитие межфазовой поверхности, что обеспечивает взаимное торможение роста зерен фаз; 2) использованием дисперсных выделений, являющихся барьером для перемещения границ зерен. В настоящее время для обработки в состоянии сверхпластичности чаще используют цинкоалюминие
вый сплав ЦА22 (22 % А1), титановые сплавы, двухфазные сплавы меди и цинка (латунь), алюминиевый сплав, состоящий из а-раствора и дисперсных частиц Al3Zr, и некоторые другие.
Явление сверхпластичности в промышленности используют при объемной изотермической штамповке и при пневмоформовке. Сверхпластичность позволяет в процессе штамповки за одну операцию получить детали сложной формы, повысить коэффициент использования металла, уменьшить трудоемкость и стоимость изготовления изделий. Недостатком является необходимость нагрева штампов до температуры обработки и малая скорость деформаций.
