超塑成型的优缺点

基于材料超塑性的组织条件，在超塑性变形或成型前要对材料进行细化晶粒的预处理，包括热处理和形变热处理，有些处理工艺相当繁杂，消耗了能源、人力和材料。在研究中发现，许多工业合金在供货态件下，虽然不能完全满足均匀等轴细晶的组织条件，但是也具有良好的超塑性，Ti-6A1-4V就是其中的一个典型。这样不用或少用细化处理工艺，可以大大提高超塑性技术的经济性。然而，供货态工业合金往往不能完全满足超塑性材料的组织条件，或是晶粒较粗大，或是不等轴，或是分布不均匀，因此其在超塑性变形中会产生一系列的问题，例如变形不均匀、各向异性等。这样，研究非理想超塑性材料的超塑性变形特征，掌握缺陷形成的机理并通过控制变形参数抑制缺陷的产生，用低成本的材料超塑性成型出高质量的零件等一系列课题，形成了一个重要的研究方向。延伸率可提高几十到几百倍，最高可达2000%以上。具有成形性好、设计自由度大、成形精度高、没有回弹、无残余应力、刚性大、周期短、减少零件数量等优点。由于采用这种结构减少了零件和连接件的数量，消除了大量的连接孔，也避免了连接孔在连接过程中可能出现的裂纹，大大提高了结构的耐久性和损伤容限。另外，该结构可以实现最佳的刚度重量比。用超塑成形/扩散连接结构代替常规的金属结构件，一般可减轻结构重量10%~50%，制造成本可降低25%~40%，所带来的经济效益相当可观，广泛应用于航空航天领域。钛合金在相同的温度窗口内，兼具优良的超塑性及扩散连接性，是应用最为广泛的超塑成形/扩散连接工艺材料，军民用飞机机身整体框、梁、壁板、口盖、舱门、机翼、后机身隔热板等部件均采用超塑成形/扩散连接多层空心结构形式，减重效益突出。除此以外，在大涵道比涡扇发动机中采用超塑成形/扩散连接技术成形宽弦空心风扇叶片，代表了超塑成形/扩散连接技术发展应用的最高水平。