文档介绍：超塑性材料（Superplasticity）
超塑性
材料在一定内部（组织）条件（如晶粒尺寸、相变等）和外部条件（如温度、应变速率）下，展现异常高延伸率的能力和现象。
超塑性合金是指那些具有超塑性的金属材料。
超塑性是超塑性材料（Superplasticity）
超塑性
材料在一定内部（组织）条件（如晶粒尺寸、相变等）和外部条件（如温度、应变速率）下，展现异常高延伸率的能力和现象。
超塑性合金是指那些具有超塑性的金属材料。
超塑性是一种奇特的现象。
具有超塑性的合金能像饴糖一样伸长10倍、20倍甚至上百倍，既不出现缩颈，也不会断裂。
金属的超塑性现象，是英国物理学家森金斯在1982年发现的，他给这种现象做如下定义：
凡金属在适当的温度下（大约相当于金属熔点温度的一半）变得像软糖一样柔软，而应变速度10毫米秒时产生本身长度三倍以上的延伸率，均属于超塑性
最初发展的超塑性合金是一种简单的合金，如锡铅、铋锡等。，然而这些材料的强度太低，不能制造机器零件，所以并没有引起人们的重视。
60年代以后，研究者发现许多有实用价值的锌、铝、铜合金中也具有超塑性，于是前苏联、美国和西欧一些国家对超塑性理论和加工发生了兴趣。
特别在航空航天上，面对极难变形的钛合金和高温合金，普通的锻造和轧制等工艺很难成形，而利用超塑性加工却获得了成功。到了70年代，各种材料的超塑性成型已发展成流行的新工艺。
材料超塑性的判据
延伸率＞100%，应变速率敏感性指数m≥。
实现超塑性的主要条件是一定的变形温度和低的应变速率，这时合金本身还要具有极为细小的等轴晶粒（直径五微米以下），这种超塑性称为“超细晶粒超塑性”。
还有一些钢，在一定的温度下组织中的相发生转变，在相变点附近加工也能完成超塑性，称为“相变超塑性”
金属超塑性分类
细晶超塑性，又称“组织超塑性”
相变超塑性，又称“动态超塑性”
强度（抵抗变形的能力）∝ 变形速度m
m — 变形速度敏感指数，在0～1之间；
普通金属：m<,
无机玻璃：m≈1,
超塑性合金：m:～
纳米晶？
主要超塑性合金材料
锌（Zn）合金：Zn-Al， Zn-Al-Cu，等；
铝合金：Al-Cu，Al-Ca-Zn，等；
镍基耐热合金：、
钛合金：Ti-6Al-4V，等。
共170多种。
碳纳米管的超塑性
理论上，单壁碳纳米管的最大拉伸应变值约为20％，最近美国的波士顿大学、劳仑斯‧利佛摩尔国家实验室、麻省理工学院的研究人员却发现，当碳纳米管在高温下作延伸时，几乎可以到280％。一般认为碳管由于有强的碳-碳sp2键，应该相当的易碎，但该小组的发现却证实碳管在高温下具有超乎想象的延展性。
他们是在研究延展性在高偏压下的传输性质时，意外地发现碳纳米管的超塑性。为了进一步研究这个现象，他们在高分辨率穿透式电子显微镜中由多壁碳纳米管分离出24 nm长的单壁碳纳米管， V的偏压下，以压电操控器对碳纳米管做拉伸。结果碳纳米管一直到拉伸量达280％(即91 nm长)时才断裂，此时管径已由最初的12 nm。科学家估计碳纳米管在变形期间，内部的温度超过2000 ℃。
该小组认为，在高温下扭折与点缺陷完全活化，是碳纳米管能超塑性变形的主因。而原子扩散可以帮助缺陷愈合并防止裂缝产生，也在过程中扮演重要角色。这意味着将碳纳米管加入陶瓷所制成的复合物，可望同时具备高强度及高延展性，将成为科学家梦寐以求的理想材料，并可以被应用在许多领域中，例如飞机涡轮引擎的叶片等。
在变形期间，随着缺陷密度增加，流过碳管的电流从80μA降至接近零。研究人员猜测超延展后的碳纳米管结构变得高度不规则，原本的六角形蜂巢晶格已完全被破坏，碳原子呈任意排列，意味着电子受到强烈的局限。果真如此，科学家将有可能利用碳纳米管的超延展特性来控制其直径，进而改变碳纳米管的导电性，使他们由金属改变成类似半导体。
超塑性材料的特性
成型压力大大减少：减轻压力加工设备的重量，简化工序，节约了能源；
成型性能大大改善。
压板难度大大降低：固相材料接合性能好，减少接合缺陷，等；
产品质量大大提高：产品尺寸精密，公差准确，可获得精密制品和形状复杂的精密工艺品
超塑性材料的应用
航空工业中的复杂工件成型，如飞机隔架、舱门、尾舱、骨架等
建筑材料
军工
航天领域，等。