Реферат на тему «Сверхпластичность» (что это, при каких условиях получается, как практически используется)

Содержание:

Введение 3

1. Сверхпластичность сплавов и ее применение в промышленности 4

2. Характеристика сверхпластичности металлов и сплавов 8

Заключение 12

Список использованной литературы 13

Введение:

Известно, что под сверхпластичностью понимается способность материала демонстрировать при испытаниях на растяжение очень высокую равномерную деформацию более нескольких сотен процентов без видимого образования шейки. Есть два основных требования для достижения сверхпластического течения в поликристаллическом материале. Во-первых, материал должен иметь очень мелкий и стабильный размер зерна менее 10 мкм. Во- вторых, сверхпластичность достигается только при относительно высоких температурах выше 0,5Tm (где Tm — абсолютная температура плавления), поскольку сверхпластичность является диффузионно-контролируемым процессом.

Сверхпластическое формование (SPF) — это технология, использующая свойства этого материала и заключающаяся в нагревании металлической заготовки до подходящей температуры и выдувании ее под давлением газа в матрицу. Растет интерес к этому производственному процессу во многих различных областях, таких как авиационная, автомобильная и медицинская, из-за возможности изготовления сложных, легких геометрических форм и прочных тонкостенных деталей.

Хотя сверхпластическое поведение в настоящее время развито в широком диапазоне материалов, его использование ограничено нишевыми приложениями. Только сверхпластичные сплавы титана и алюминия достигли значительных коммерческих рынков.

Цель работы – теоретически рассмотреть сверхпластичность.

Задачи:

— изучить сверхпластичность сплавов и ее применение в промышленности;

— проанализировать характеристику сверхпластичности металлов и сплавов.

Заключение:

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. Структурная сверхпластическая деформация протекает главным образом благодаря зернограничному скольжению, хотя в определенной степени существует и внутризеренное дислокационное скольжение.

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.

Проблема создания промышленного структурного сверхпластичного материала — это, прежде всего получение ультрамелкого равноосного зерна и сохранение его при сверхпластической деформации.

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.

Фрагмент текста работы:

1. Сверхпластичность сплавов и ее применение в промышленности

В материаловедении сверхпластичность — это состояние, при котором твердый кристаллический материал деформируется значительно выше его обычной точки разрушения, обычно более чем на 600% при деформации растяжением. Такое состояние обычно достигается при высокой гомологичной температуре. Примерами сверхпластичных материалов являются некоторые мелкозернистые металлы и керамика. Другие некристаллические материалы (аморфные), такие как кварцевое стекло («расплавленное стекло») и полимеры, также деформируются аналогичным образом, но не называются сверхпластичными, поскольку не являются кристаллическими; скорее их деформация часто описывается как ньютоновская жидкость. Сверхпластически деформированный материал очень равномерно утончается, а не образует «шейку» (локальное сужение), приводящую к разрушению. Кроме того, подавляется образование микропор, которое является еще одной причиной раннего разрушения [4, c. 53].

В металлах и керамике требования к сверхпластичности включают мелкий размер зерна (менее примерно 20 микрометров) и мелкую дисперсию термически стабильных частиц, которые закрепляют границы зерен и поддерживают мелкозернистую структуру при высоких температурах и условиях существования, двух фаз, необходимых для сверхпластической деформации. Те материалы, которые соответствуют этим параметрам, должны по-прежнему иметь чувствительность к скорости деформации (измерение того, как напряжение в материале реагирует на изменения скорости деформации)> 0,3, чтобы считаться сверхпластичным.

Механизмы сверхпластичности в металлах все еще обсуждаются — многие считают, что она основана на диффузии атомов и скольжении зерен друг относительно друга. Кроме того, когда металлы циклически вращаются вокруг их фазового превращения, возникают внутренние напряжения и развивается сверхпластическое поведение. В последнее время высокотемпературное сверхпластическое поведение наблюдается также в алюминидах железа с крупнозернистой структурой. Утверждается, что это связано с восстановлением и динамической рекристаллизацией.

Сверхпластичность не следует путать со сверхэластичностью. Сверхпластичные листовые металлы позволяют изготавливать изделия сложной формы за одну рабочую операцию с использованием относительно недорогих инструментов.

Применение сверхпластичных материалов значительно снижает производственные затраты за счет снижения потребления энергии и материалов, за счет уменьшения ненужного соединения отдельных секций и за счет использования одного единственного инструмента, который может быть изготовлен из нетребовательного, дешевого материала. Экономия на инструментах составляет до 90 % по сравнению с изготовлением изделий такой же сложности из обычных материалов. Применение сверхпластичных материалов целесообразно для изготовления сложных изделий малыми и средними сериями от 50 до 10 000 штук. Большие серии в настоящее время еще не рентабельны из-за слишком длительного времени формовки. Алюминиевые сверхпластичные сплавы применяют для изготовления деталей летательных аппаратов, деталей кузовов автомобилей, корпусов, деталей различных аппаратов и музыкальных инструментов, деталей в строительстве (обшивка зданий) и в декоративных целях [1].

Высокопрочные сплавы AlZnMgCu, AlCuZr, AlLiX применяются в основном в авиационной промышленности; Сплавы AlMgMn чаще используются для автомобильных и железнодорожных транспортных средств, а также в гражданском строительстве. Дальнейшее развитие сверхпластичных материалов будет направлено на удешевление производства этих материалов и на рационализацию сверхпластической обработки. Дальнейшие усилия по улучшению пластичности не требуются. Пластичность, которой обладают такие современные алюминиевые материалы, уже соответствует требованиям сверхпластической обработки.