什么叫超塑性?用比較學(xué)術(shù)性的語(yǔ)言說，是指材料在一定條件下有極異常的塑性而不斷裂甚至不產(chǎn)生縮頸的現(xiàn)象。說通俗一點(diǎn),大家都見過拉“龍須面”吧?拉“龍須面”的面團(tuán)就是具有超塑性的材料。

人們認(rèn)為,表面上看來很堅(jiān)硬的金屬是很難像拉龍須面條一樣拉不斷的。但1920年一位叫羅森海因的科學(xué)家在研究鋅鋁銅三元合金的物理性能時(shí)發(fā)現(xiàn)，在一定條件下,表現(xiàn)出像麥芽糖一樣的粘滯現(xiàn)象。在這種狀態(tài)下,金屬可以伸長(zhǎng) 10 倍、20倍甚至上 100倍，既不出現(xiàn)縮頸，也不發(fā)生斷裂。但金屬并不會(huì)自動(dòng)具有超塑性,必須在一定的溫度條件下進(jìn)行預(yù)處理，只有在獲得微小的等軸晶粒的情況下,金屬才具有超塑性。超塑性金屬在變形時(shí),速度不能太快,不能像拉“龍須面”那樣,只能“慢慢”來,否則欲速則不達(dá)。為什么超塑性材料必須具有小晶粒呢?這是因?yàn)椴牧暇ЯＰ?其晶界就多,原子滑移容易。晶粒內(nèi)部基本上沒有顯微應(yīng)變,因此變形阻力小得多。

現(xiàn)已發(fā)現(xiàn),許多金屬材料都有超塑性,比如,有超塑性的鋁合金就有100多種,其中很重要的工業(yè)用鋁合金就有五種,包括純鋁、鋁銅系合金、鋁鎂系合金、鋁鋅鎂系合金和鋁鋰合金。一些鎳合金、鈦合金、鐵合金、鋅合金也有超塑性。

超塑性金屬和合金的應(yīng)用很廣泛。例如,超塑性鋁合金可以用氣體吹塑法像吹玻璃制品一樣,“吹”成各種形狀復(fù)雜的殼體,取代飛行器上傳統(tǒng)的鈑金零件。也可以在儀表、計(jì)算機(jī)和裝飾業(yè)中廣泛應(yīng)用。超塑性鋅合金可以用擠壓或氣吹法生產(chǎn)出形狀復(fù)雜而輪廓清晰的零件,像橡皮或塑料制品的型腔模,薄鋼板的沖裁模,帶凸筋的各種手槍、旋鈕、尋音機(jī)飛輪、微波導(dǎo)體及紀(jì)念幣、氣壓浮雕制品等工藝品和各種儀表殼體。

超塑性鐵合金中的碳鋼在汽車工業(yè)中可用于制造外形復(fù)雜的車體零件。超塑性鈦合金在航空工業(yè)和造船工業(yè)中的前景更為廣闊。美國(guó)已用鈦合金和金屬間化合物超塑成形出發(fā)動(dòng)機(jī)零件。日本用超塑技術(shù)制造出鋁基復(fù)合材料,用來生產(chǎn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞。

我國(guó)從70年代開始研究超塑技術(shù),到80年代初形成了一支超塑性科研隊(duì)伍。他們以工業(yè)上常用的結(jié)構(gòu)合金材料為對(duì)象,取得了一批具有國(guó)際先進(jìn)水平的科研成果，如戰(zhàn)略導(dǎo)彈鈦合金高壓無縫氣瓶、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈渦輪盤等。現(xiàn)在,超塑技術(shù)已發(fā)展成為一門涉及金屬材料、金屬物理、金屬塑性加工及復(fù)合材料甚至金屬間化合物和陶瓷等多種領(lǐng)域的新學(xué)科。

來源：新材料研究

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