第一篇：塑性成型理論及其應用綜述

塑性成型理論及其應用綜述 非金屬與復合材料及成型工藝概述

前言

從目前來看，越來越多的材料都與我們的生活息息相關，特別是金屬材料。已被廣泛應用在各個領域，然而非金屬與復合材料的出現(xiàn),使人們對材料有了更多的認識，非金屬與復合材料具有許多優(yōu)良的獨特性能，已發(fā)展成為重要的工程材料，在武器裝備制造中發(fā)揮著越來越重要的作用。本片主要介紹高分子材料、陶瓷材料、與復合材料及相應的成型工藝。同時還介紹了這些材料在國防武器裝備中的應用。

由于本人對非金屬與復合材料的應用及其成型工藝的掌握不是很全面,相關知識領域和水平有限，對書中的疏漏和不當,敬請老師批評指正。正文

1．1 高分子材料及成型工藝

1．1．1 高分子材料及應用

高分子材料是以高分子化合物(聚合物)為主要組分的材料.高分子化合物可分為天然高分子化合物和合成高分子化合物兩類。按照用途可將高分子材料分為塑料、橡膠、纖維和膠粘劑等。

1． 塑料

塑料是以天然或合成的高分子化合物(樹脂)為主要成分的材料。它具有良好的可塑性，在室溫下能保持形狀不變。塑料按高分子化學和加工條件下的流變性能，可分為熱塑性和熱固性塑料。（1）熱塑性塑料

熱塑性材料是指在特定溫度范圍內具有可反復加熱軟化，冷卻硬化特性的塑料品種。聚乙烯（PE）聚乙烯有單體乙烯聚合而成，一般可分為低密度聚乙烯（LDPE）○和高密度聚乙烯（HDPE）兩種。LDPE因其相對分子質量，密度及結晶度較低，質地柔軟，且耐沖擊，常用于制造塑料薄膜、軟管等。HDPE因其相對分子質量，密度及結晶度較高、比較剛硬、耐磨、耐腐蝕、絕緣性也較好，所以可作結構材料，如耐腐蝕管等。聚氯乙烯（PVC）聚氯乙烯是以氯乙烯為單體制得的高聚物。由于PVC大分子鏈○中存在極性基因氯原子，故增大了分子間作用力，同時PVC大分子鏈的密度較高，故其強度，剛度及硬度均高于PE。PVC加入少量添加劑時刻制得軟，硬兩種PVC。硬質PVC塑料具有較高的強度，良好的耐腐蝕性、耐油性和耐水性，常被用于化工，紡織工業(yè)和建筑業(yè)中。軟質的由于堅韌柔軟、耐撓去曲、彈性和電絕緣性好，吸水率低，難燃及耐候性好等，廣泛用于制造農用塑料薄膜，包裝材料，防雨材料及電線電纜的絕緣層等，工業(yè)用途十分廣泛。

其他主要的熱塑性材料還有，聚丙烯（PP），ABS塑料，聚酰胺（PA，俗稱尼龍或錦綸），聚甲醛(POM)，聚四氟乙烯（PTFE或F-4，俗稱塑料王），聚甲基丙烯酸甲酯等等。

（2）熱固性塑料

熱固性塑料是指在特定的溫度下加熱或加入固化劑可發(fā)生交聯(lián)反應變成不溶不熔塑 制品的塑料品種。

○1 酚醛塑料(PF)酚醛塑料是以酚醛樹脂為主，加入添加劑而制成的。PF具有一定 1 的強度和硬度，絕緣性良好，兼有耐熱，耐磨及耐腐蝕的優(yōu)良性能，但不耐堿，性脆。PF被廣泛應用于機械，汽車，航空和電器等工業(yè)部門，用來制造電器絕緣件，在較高溫度下工作的零件以及耐磨，耐腐蝕材料，并能代替部分有色金屬制作的零件。

○2 環(huán)氧塑料（EP）環(huán)氧塑料是由環(huán)氧樹脂加入固化劑填料或其他添加劑后制成的熱固性塑料。環(huán)氧樹脂是很好的膠粘劑，有萬能膠之稱。在室溫下容易調和固化，對金屬和非金屬都有很強的膠粘能力。EP通過處理后可用作化工管道和容器以及汽車，船舶和飛機等的零部件。

2．橡膠

橡膠是一種在使用溫度范圍內處于高彈性態(tài)的高聚物材料。由于它具有良好的伸縮性、儲能能力以及耐磨、隔音和絕緣等性能，因而廣泛用于彈性材料、密封材料減磨材料、防震材料和傳動材料，使之在促進工業(yè)，農業(yè)，交通和國防的發(fā)展及提高人民生活水平等方面，起到其他材料所不能替代的作用。

橡膠的種類有兩種。一是天然橡膠，二是合成橡膠。

3．纖維

纖維材料是指在室溫下分子的軸向強度很大，受力后變形較小，在一定溫度范圍內力學性能變化不打得高聚物材料。

纖維材料分為天然纖維和化學纖維兩大類。

1．1．2

1．塑料的成型加工

塑料成型加工時將各種形態(tài)的成型用物料加工為具有固定形狀制品的各種工藝技術。熱塑性和熱固性塑料的加工性質不同，采用的加工技術也不同。熱塑性塑料的成型方法主要有擠出成型、注射成型、壓延成型和吹塑成型等；熱固性塑料的成型方法主要模壓成型、傳遞成型和層壓成型等。其中傳遞成型、層壓成型和注射成型等既可以用于熱塑性塑料，又可以用于熱固性塑料。連接方法主要有焊接，粘接和機械連接等。下面我們主要介紹的是擠出成型和注射成型。

(1)擠出成型

擠出成型是將粉狀或粒狀的塑料由熱傳導和剪切摩擦熱使其熔融而呈流動狀態(tài)，并在壓力下擠出成型。此法主要用于熱塑性塑料的成型，也用于某些熱固性塑料。擠出制品都是連續(xù)的型材，如管、棒、絲、板、薄膜和電線電纜包覆層。

（2）注射成型

注射成型亦稱注塑成型。它是將粉狀或粒狀塑料原料加熱至溶化狀態(tài)，經噴嘴注入模具中，冷卻后打開模具既可得到所需的塑料制品。注射成型法成型周期短，能一次成型外形復雜，尺寸精確及帶有金屬或非金屬嵌件的模塑品。因此，該法適應性強，生產效率高。1．2 陶瓷材料及成型工藝

現(xiàn)代陶瓷材料主要是一些金屬或非金屬的氧化物、氮化物、碳化物及硼化物大亨。陶瓷材料的性能取決于晶體結構、晶界性質和顯微結構。陶瓷材料作為結構和功能材料在武器裝備制造中正在得到應用。在一些民用的產品中也能看到很多的陶瓷材料。

1．2．1 陶瓷材料及其應用

1．陶瓷材料的性能

（1）力學性能

○1 彈性模量

陶瓷有很高的彈性模量，多數(shù)陶瓷的彈性模量高于金屬，比高聚物高2~4個數(shù)量級。

○2 硬度

陶瓷的硬度很高，絕大多數(shù)陶瓷的硬度遠高于金屬和高聚物。

○3 強度

陶瓷一般具有優(yōu)于金屬的高溫強度，高溫抗蠕變能力強，且有很高的抗氧化性，適宜作高溫材料。

○4 塑性和韌性

陶瓷在室溫幾乎沒有塑性。但在高溫慢速加載的條件下，特別是組織中存在玻璃相識，陶瓷業(yè)能表現(xiàn)出一定的塑性。

(2)物理性能

○1 熱膨脹，導熱性和抗震性

多數(shù)陶瓷的熱膨脹系數(shù)較小；陶瓷多為較好的絕熱材料；多數(shù)陶瓷材料的抗震性差。

○2 導電性

多數(shù)陶瓷具有良好的絕緣性能，但有些陶瓷具有一定的導電性。

○3 光學性能

陶瓷材料由于有晶界，氣孔的存在，一般不透明。但是近些年來，由于燒結機制的研究和控制晶粒直徑技術的進展，可將某些原是不透明的氧化物陶瓷燒結成能透光的透明陶瓷。

○4 化學性能

陶瓷的結構非常穩(wěn)定，很難同介質中的氧發(fā)生作用。

2．常用的陶瓷材料

常用的陶瓷材料有，氧化鋁陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷和碳化硼陶瓷等。

1．2．2 陶瓷材料的成型

陶瓷制品的生產過錯主要包括配料、成型和燒結三個階段。燒結是通過加熱使粉體產生顆粒粘結，經過物質遷移使粉體產生高強度并導致致密華和再結晶的過程。陶瓷的顯微組織及相應的性能都是經燒結后產生的。燒結過程直接影響晶粒尺寸與分布，氣孔尺寸與分布等顯微組織結構。

陶瓷材料的成型方法主要有干壓成型、注漿成型、熱壓成型、注射成型等。下面主要介紹的干壓成型和注漿成型。1． 干壓成型

干壓成型是將粉料裝入鋼模內，通過模沖對粉末施加壓力，壓制成具有一定形狀和尺寸的壓坯的成型方法。御模后將坯體從陰模中脫出由于壓制過程中粉末顆粒之間及粉末與模沖，模壁之間存在摩擦，使壓力損失而造成壓坯密度分別不均勻，故常采用雙向壓制并在粉料中加入少量有機潤滑劑，有時加入少量粘結劑以增強粉料的粘結力。該方法一般適用于形狀簡單，尺寸較小的制品。2．注漿成型

這種成型方法是將陶瓷顆粒懸浮于液體中，然后注入多孔質模具，由模具的氣孔把料漿中的液體吸出，而在模具內留下坯體。注漿成型的工藝過程包括料漿制備，模具制備和料漿澆注三個階段。料漿制備是關鍵工序。其要求是：具有良好的流動性，足夠小的粘度，良好的懸浮性和足夠的穩(wěn)定性等。最常用的模具為石膏模，近年來也有多孔塑料模的。料漿澆注入模并吸干其中液體后，拆開模具取出坯體，去除多余料，再室溫下自然干燥或在可調濕度裝置中干燥。該成型方法可制造形狀復雜，大型薄壁的制品。1．3 復合材料及成型工藝 先進復合材料對于發(fā)展高技術和高性能武器裝備具有重要作用。采用先進復合材料不僅能夠大大改進武器系統(tǒng)的性能，保障和提高武器系統(tǒng)的生存能力，而且還可以降低武器系統(tǒng)的成本。目前，先進復合材料已經廣泛應用航天、航空、兵器、電子、艦船和核工業(yè)等各種領域的重要武器系統(tǒng)中。1．3．1 復合材料及應用 1．復合材料性能

（1）比強度、比模量高

復合材料的比強度與比模量比其他材料高得多。這表明復合材料具有較高的承載能力。它不僅具有高強度，而且還有質量輕的特點。（2）抗疲勞性能好

復合材料有高疲勞強度。（3）破損安全性好

（4）減震性能好（5）耐熱性能好

（6）成型工藝簡單

復合材料可用一般模具采用一次成型制成各種構件，工藝簡單，材料利用率高。2．復合材料類型

（1）聚合物基復合材料

聚合物基復合材料是目前應用最廣泛、消耗能量最大的一類復合材料。該類材料主要以纖維增強的樹脂為主。1）玻璃纖維-樹脂復合材料

通常被稱為玻璃鋼。玻璃鋼具有瞬時耐高溫性能。它被用做人造衛(wèi)星、導彈和火箭的外殼。玻璃鋼不反射無線電波，微波穿透性好，是制造雷達罩、聲吶罩的理想材料。

2）碳纖維-樹脂復合材料

也被稱碳纖維增強復合材料。常用的這類復合材料由碳纖維與聚酯、酚醛、環(huán)氧和聚四氟乙烯等樹脂組成。其性能優(yōu)于玻璃鋼，密度小，強度高，彈性模量高，比強度和比模量高，并且具有優(yōu)良的抗疲勞、耐沖擊性能，良好的自潤滑性、減震性、耐磨性、耐腐蝕性和耐熱性。其缺點是碳纖維與基體結合力低，各向異性嚴重。

3）碳化硅纖維-樹脂復合材料 4）芳綸纖維-樹脂復合材料

（2）金屬基復合材料

金屬基復合材料的基體大多采用鋁及鋁合金、銅及銅合金、鈦及鈦合金、鎂及鎂合金和鎳及鎳合金等。金屬基復合材料的增強材料要求高強度和彈性模量、高抗磨性與高化學穩(wěn)定性。金屬基復合材料有以下幾種： 1）纖維增強金屬基復合材料 2）顆粒增強金屬基復合材料（3）無機非金屬基復合材料 1）陶瓷基復合材料

2）碳/碳復合材料

是由碳纖維增強體與碳基體組成的復合材料。具有卓越的高溫性能、良好的耐燒蝕特性和較好的抗熱沖擊性能，同時還具有熱膨脹系數(shù)低、抗化學腐蝕的特點。它是目前可使溫度最高的復合材料（最高溫度可達2000以上），被用于航天飛機的鼻錐帽和機翼前緣以抵御起飛載荷和再入大氣層的高溫作用。1．3．2 復合材料的成型工藝

復合材料成型工藝的實質和特點主要取決于復合材料的基體。一般情況下其基體材料的成型工藝方法也常常適用于以該類材料為基體的復合材料，特別是以顆粒、晶須和短纖維為增強體的復合材料。1．樹脂基復合材料成型（1）噴射成型

噴射成型是將經過特殊處理而霧化的樹脂與短纖維混合并通過噴射機的噴槍噴射到模具上，至一定厚度時，用壓輥排泡壓實，再繼續(xù)噴射，直至完成坯件制件，然后固化成型。這種方法主要用于不須加壓、室溫固化的不飽和聚酯樹脂。

（2）層壓成型

層壓成型是制取復合材料的一種高壓成型工藝。此工藝多用紙、棉布和玻璃布作為增強填料，以熱固性酚醛樹脂、芳烴甲醛樹脂、氨基樹脂、環(huán)氧樹脂及有機硅樹脂為粘結劑。

一些主要的樹脂基復合材料成型工藝還有收糊成型、熱壓罐成型、對模模壓成型和纏繞成型等。金屬基復合材料的成型

由于金屬基復合材料是以金屬為基體，以纖維、晶須和顆粒等為增強體的復合材料，其成型過程常常也是復合過程。復合工藝主要有固態(tài)法（如擴散結合、粉末冶金）和液相法（如壓鑄、精鑄、真空吸鑄和共噴射等）。3 陶瓷基復合材料成型

陶瓷基復合材料的成型方法分為兩類：一類是針對短纖維、晶須、晶片和顆粒等增強體，基體采用傳統(tǒng)的陶瓷成型工藝，即熱壓燒結合化學氣相滲透法；另一類是針對連續(xù)纖維增強體，由料漿噴出后熱壓燒結法和化學氣相滲透法。小結

本文是以非金屬與復合材料與成型技術及其相互關系為核心。分別介紹了一些常用的高分子材料、陶瓷材料與復合材料以及它們在國防上的應用，并著重介紹了高分子材料、陶瓷材料和復合材料的成型工藝。由于查閱的資料有限，所以文中介紹的并不是很詳細，只是大致的囊括了非金屬與復合材料成型技術的部分內容。參考文獻 張彥華.工程材料與塑性成型技術。第1版。北京：北京航空航天大學出版社，2005 2 呂廣庶，張遠明。工程材料及成型技術基礎。北京：高等教育出版社，2001 3 沈其文。材料成型工藝基礎。武漢：華中理工大學出版社，1999 5

第二篇：材料成型論文-塑性成形新技術概況

塑性成形新技術概況

摘要：文章介紹了當前塑性成形加工中的微成形、超塑成型、柔性加工、半固態(tài)加工等各種新技術，并分別闡述了各新技術的相關概念、特點、發(fā)展趨勢等。這些相關介紹及發(fā)展概況對理解塑性成形技術及推廣和運用高新技術，推動塑性成形的進一步發(fā)展具有一定參考意義。

關鍵詞：塑性成形；新技術；發(fā)展概況

The Overview About Plastic forming technology Abstract：The paper introduces all kinds of new technology such as Micro Molding ,Sup-erplastic Forming Technology ,Flexible Machining, Semi-Solid Processing in the plastic for-ming process nowadays and expounds the new technology’s related concepts ,characteristics , development tendency and so on.The related introduction and development situation has certain reference significance for understanding the plastic forming technology and promo-ting and using the advanced technology, promoting the further development of Plastic For-ming.Keywords: Plastic forming;The new technology;Development situation引言

塑性成形就是利用材料的塑性，在工具及模具的外力作用下來加工制件的少切削或無切削的工藝方法。塑性成形技術可分為板材成形和體積成形兩大類。板材成形是使用成型設備通過模具對金屬板料在室溫下加壓以獲得所需形狀和尺寸零件的成形方法，習慣上也稱為沖壓或冷沖壓。板料成形可分為分離工序和成形工序。分離工序俗稱沖裁，包括落料、沖孔、修邊等。成形工序包括彎曲、拉伸、脹形、翻邊等。體積成形是指對金屬塊料、棒料或厚板在高溫或室溫下進行成形加工的方法，主要包括鍛造、軋制、擠壓或拉拔等。

塑性成形技術具有高產、優(yōu)質、低耗等顯著特點，已成為當今先進制造技術的重要發(fā)展方向。據(jù)國際生產技術協(xié)會預測，到21世紀，機械制造工業(yè)零件粗加工的75%和精加工的50%都采用塑性成形的方式實現(xiàn)。工業(yè)部門的廣泛需求為塑性成形新技術的發(fā)展提供了原動力

[1]和空前的機遇。塑性成形新技術

隨著科學技術的迅速發(fā)展，通過與計算機的緊密結合，數(shù)控加工、激光成型、人工智能、材料科學和集成制造等一系列與塑性成形相關聯(lián)的技術發(fā)展速度之快，學科領域交叉之廣泛是過去任何時代無法比擬的，塑性成形新工藝和新設備不斷地涌現(xiàn)，出現(xiàn)了高速高能成形、少無切削、超塑成型、柔性加工、半固態(tài)加工等多種塑性加工新技術。掌握塑性成形技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，有助于及時研究、推廣和應用高新技術，推動塑性成形技術的持續(xù)發(fā)展。

2.1 高速高能成形

高速高能成形是一種在極短時間內釋放高能量而使金屬變形的成形方法。

高速高能成形的歷史可追溯到一百多年前。但由于成本太高及當時工業(yè)發(fā)展的局限，該工藝并未得到應用。隨著航空及導彈技術的發(fā)展，高速高能成形方法才進入到實際應用。與常規(guī)成形方法相比，高速高能成形具有以下特點：

1)模具簡單：僅需要凹模即可成形。可節(jié)省模具材料，縮短模具制造周期，降低模具成本。

2)零件精度高：成形時，零件以很高的速度貼模，在零件與模具之間發(fā)生很大的沖擊力，這不但有利于提高零件的貼模性。而且可以有效地減少零件彈復現(xiàn)象。

3)表面質量好： 毛坯變形是在液體、氣體等傳力介質作用下實現(xiàn)(電磁成形則無需傳力介質)。因此，毛坯表面不受損傷，而且可提高變形的均勻性。

4)可提高材料的塑性變形能力：與常規(guī)成形方法相比，高速高能成形可提高材料的塑性變形能力。因此，對于塑性差的難成形材料，高速高能成形是一種較理想的工藝方法。

5)利于采用復合工藝：用常規(guī)成形方法需多道工序才能成形的零件，采用高速高能成形方法可在一道工序中完成。因此，可以有效地縮短生產周期，降低成本。

2.2少無切削成形

機械制造中用精確成形方法制造零件的工藝，也稱少無切屑加工。少無切削加工工藝包括精密鍛造、沖壓、精密鑄造、粉末冶金、工程塑料的壓塑和注塑等。

傳統(tǒng)的生產工藝最終多應用切削加工方法來制造有精確的尺寸和形狀要求的零件，生產過程中坯料質量的30％以上變成切屑。這不僅浪費大量的材料和能源，而且占用大量的機床和人力。采用精確成形工藝，工件不需要或只需要少量切削加工即可成為機械零件，可大大節(jié)約材料、設備和人力。

鍛壓少無切削的發(fā)展，使鍛壓加工突破了毛坯生產的范疇，能生產某些成品零件。鍛壓少無切削件除具有一般鍛件的特點外，還具有材料消耗低，加工工序簡化，節(jié)約加工工時，成本低等優(yōu)點。近幾年來出現(xiàn)的各種新型、專用的少無切削鍛壓設備，如多工位冷擠壓機、嫩鍛機、精沖壓力機、特種軋機、精密鍛軸機等，都具有生產率高、機械化自功化程度高等

[2]特點。

與傳統(tǒng)工藝相比，少無切削加工具有顯著的技術經濟效益，能實現(xiàn)多種冷、熱工藝綜合交叉、多種材料復合選用，把材料與工藝有機地結合起來，是機械制造技術的一項突破。

2.3 超塑性成形

-2-4-1超塑性成形指金屬或合金在特定條件下，即低的變形速(=10～10s)一定的變形溫度

(約為熔點的一半)和均勻的細晶粒度(平均直徑為0.2～5μm)，其相對伸長率δ超過100％以上的特性。例如鋼可超過500％、純鈦超過300％、鋅鋁合金超過1000％。

超塑性狀態(tài)下的金屬在拉伸變形過程中不產生縮頸現(xiàn)象，也不會斷裂，金屬的變形應力可比常態(tài)下降低幾倍至幾十倍。因此，超塑性金屬極易成形，可采用多種工藝方法制出復雜零件。

目前超塑成形技術最廣泛的應用是與擴散連接技術組合而成的超塑成形/擴散連接組合工藝技術，利用金屬材料在一個溫度區(qū)間內兼具超塑性與擴散連接性的特點，一次成形出帶有空間夾層結構的整體構件。按照成形構件初始毛坯數(shù)量不同可以分為單層、兩層、三層及四層結構形式。采用超塑成形/擴散連接工藝成形的空心夾層結構零件具有成形性好、設計

[3]自由度大、成形精度高、沒有回彈、無殘應力、剛性大、周期短、減少零件數(shù)量等優(yōu)點。

2.4 微成形

微成形指以塑性加工的方式生產至少在二維方向上尺寸處于亞毫米量級的零件或結構的工藝技術。

隨著科技的提高，微型機電系統(tǒng)有了飛速的發(fā)展，而微成形技術是微型機電系統(tǒng)的靈魂，世界上各工業(yè)先進國家對微機械的研究重點都放在了微成形技術的研發(fā)上。到目前為止，涌現(xiàn)出了多種成熟的微成形技術，以德國為代表LIGA技術和以日本為代表的超精密機械家加工技術，此外還有高能束加工技術、微注塑成形技術、微粉末注射成形技術及微鑄造技術等

[4]一些方興未艾的微成形技術。

微成形技術主要源于電子工業(yè)的興起，隨著大規(guī)模集成電路制造技術和以計算機為代表的微電子工藝的發(fā)展，而且還來自技術的需要，例如醫(yī)療器械、傳感器及電子器械的發(fā)展。

越來越多的電子元件、電器組件及計算機配件等相關零件開始采用這一工藝方法進行生產。隨著制造領域中微型化趨勢的不斷發(fā)展，微型零件的需求量越來越大，特別是在微型機械和微型機電系統(tǒng)中。

微成形具有極高的生產效率、最小或零材料損失、最終產品優(yōu)秀的力學性能和緊公差等特點，所以適合于近凈成形或凈成形產品的大批量生產。

2.5 內高壓成形

內高壓成形是近10 多年來迅速發(fā)展起來的一種成形方法，它是結構輕量化的一種成形方法。是以管材為毛坯在內壓和軸向補料聯(lián)合作用下將管材成形為所需形狀的先進制造技術。內高壓成形件實現(xiàn)以空心替代實心、以變截面取代等截面、以封閉截面取代焊接截面，比沖焊件的質量減少 15%~30%，且可大幅提高零件的剛度和疲勞強度。20 世紀 80 年代初，德國和美國的研究機構系統(tǒng)地開展了內高壓成形基礎理論、工藝及應用研究，并從 20 世紀

[5]90 年代中期開始在汽車工業(yè)領域大批量應用。

與傳統(tǒng)的沖壓焊接工藝相比，內高壓成形具有以下優(yōu)點：

(1)減輕質量，節(jié)約材料 對于空心軸類零件可以減輕40%～50%，有些件可達75%。

(2)減少零件和模具數(shù)量，降低模具費用 內高壓件通常僅需要一套模具，而沖壓件多需要多套模具

(3)可減少后續(xù)機械加工和組裝焊接量 以散熱器支架為例，散熱面積增加43%，焊點由174個減少到20個，工序由13道減少到6道，生產率提高66%。

(4)提高強度與剛度，尤其疲勞強度 仍以散熱器支架為例，垂直方向提高39%，水平方向提高50%。

(5)降低生產成本 根據(jù)統(tǒng)計，內高壓件比沖壓件平均降低成本15%～20%，模具費用降低20%～30%。

2.6 可變輪廓模具成形（柔性加工）

柔性制造技術也稱柔性集成制造技術，是現(xiàn)代先進制造技術的統(tǒng)稱。柔性制造技術集自動化技術、信息技術和制造加工技術于一體，把以往工廠企業(yè)中相互孤立的工程設計、制造、經營管理等過程，在計算機及其軟件和數(shù)據(jù)庫的支持下，構成一個覆蓋整個企業(yè)的有機系統(tǒng)。

采用柔性制造技術的企業(yè)，平時能滿足品種多變而批量很小的生產需求，戰(zhàn)時能迅速擴大生產能力，而且產品質優(yōu)價廉。柔性制造設備可在無需大量追加投資的條件下提供連續(xù)采

[6]用新技術、新工藝的能力，也不需要專門的設施，就可生產出特殊的軍用產品。

對于小批量多品種板料件成形，例如艦艇側面的弧形板、航空風洞收縮體板、飛機的蒙皮都是三維曲面，但批量很小甚至是單件生產，由于工件尺寸大，這樣模具成本很高，何況即使模具加工完成，也有一個需要修模與調節(jié)的過程，因此用可變輪廓模具成形一直是塑性加工界及模具界的研究方向之一。

2.7 半固態(tài)成形

半固態(tài)成形是20世紀70年代發(fā)展起來的金屬成形新技術，指對經過特殊處理的固體坯料加熱，或在液態(tài)金屬凝固過程中加以攪拌等處理而得到的具有非枝晶結構的固相、液相組織共存的半固態(tài)坯料進行成形加工，得到所需形狀和性能的制品的加工方法。它主要包括半固態(tài)鍛造、半固態(tài)擠壓、半固態(tài)軋制、半固態(tài)壓鑄等工藝類型，在汽車、通訊、航空、航天、國防等領域得到了越來越廣泛的應用，被稱為21世紀新興的金屬制造關鍵技術之一。

從半固態(tài)自身發(fā)展看，研究不同制漿方法下的形核和長大機理、制漿過程的精確控制以及發(fā)展適合半固態(tài)成形的新型合金是該技術的主要發(fā)展方向； 從拓展半固態(tài)研究領域看，在近液相附近實現(xiàn)成分場和溫度場的精確控制，將推動該項技術向高合金化金屬的近終成形

[7]以及純金屬的晶粒細化的研究與應用方向發(fā)展。結束語

隨著現(xiàn)代先進制造技術的發(fā)展，塑性成形將逐漸發(fā)展為高性能材料新材料與復雜結構特殊性的有機結合。21世紀最缺什么？——技術創(chuàng)新。由于新技術的應用和引導,塑性成形技術在國民經濟中的作用愈來愈大，在一定程度上決定了我國機械制造業(yè)在21世紀的市場競爭能力，為此我們要有足夠的認識并采取得力的措施。抓住機遇和挑戰(zhàn)，推進新新技術的發(fā)展。

參考文獻：

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第三篇：金屬塑性成型工藝及模具設計畢業(yè)補考要點總結

1、試討論沖裁間隙的大小與沖裁斷面質量間的關系。

答：沖裁間隙過小：材料在刃口處的裂紋不重合，凹模刃口處的裂紋進入凸模下壓應力區(qū)停止發(fā)展，而由凸模刃口處裂紋進入凹模上壓應力區(qū)停止發(fā)展，此時兩裂紋在最近處發(fā)生第二次拉裂。上裂紋表面壓入凹模時，受凹模擠壓產生第二光亮帶。在兩光亮帶之間夾有殘留的斷裂帶，部分材料擠出材料表面形成高而薄的毛刺。

間隙過大：材料在刃口處的裂紋也不重合。第二次拉裂產生的斷裂帶斜度增加，因此斷面產生兩個斜度，此時毛刺大而厚難于去處降低沖裁件的質量。

確定鍛造溫度范圍的原則是什么？

答：確定鍛造溫度范圍的基本原則是：在鍛造溫度范圍內，應保證金屬具有良好的塑性和較低的變形抗力以利于鍛造變形；能改善金屬內部組織性能，獲得優(yōu)質鍛件；范圍寬度盡可能大些，以減少加熱火次，提高生產效率。

模鍛件圖：確定模鍛工藝和設計鍛模的依據(jù)，指導模鍛工進行生產和檢驗人員驗收的主要技術文件。分為冷鍛件圖，用于鍛件檢驗，熱鍛件圖，用于模鍛設計和加工。冷鍛件圖是編制鍛造工藝規(guī)程、驗收鍛件、設計檢驗夾具及機械加工卡具的依據(jù)。熱鍛件圖是在冷鍛件圖的基礎上加上熱脹量而設計的，它是設計、制造鍛造模具及切邊模的依據(jù).終鍛型腔設計內容為如何繪制鍛件圖和確定飛邊槽尺寸。

冷熱鍛件圖區(qū)別：熱鍛件圖尺寸比冷鍛件圖相應尺寸增加一個收縮率。飛邊槽作用：容納多余金屬。增加金屬流入型腔的阻力。緩沖，減輕上下模大幾，防止模鍛早期破裂和壓塌。容易切邊。

從模腔中擠出，從而獲得所需形狀，尺寸以及具有一定力學性能的擠壓件。分類：

正擠壓：金屬被擠壓出方向和加壓方向相同

反擠壓：金屬被擠出方向和加壓方向相反。凸模向下，受力大于凹模。復合擠壓：一部分金屬被擠出方向和加壓方向相同，一部分相反 徑向擠壓：擠壓時金屬的流動方向和凸模軸線方向相垂直。

冷鍛件用材料：線材，棒材，板材。下料方法：切削，剪切，沖裁，拉深反擠壓

在回復溫度以下進行的鍛造。包括鐓鍛，模鍛，擠壓，壓印。

1.沖壓:在室溫下，利用沖模在壓床上對金屬板料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而得到一定形狀，滿足一定使用要求零件的一加工方法.沖壓加工的三要素

1、合理的沖壓成形工藝

2、先進的模具

3、高效的沖壓設備

沖壓加工優(yōu)點：屬少、無屑加工，能加工形狀復雜的零件，零件精度較高，零件強度、剛性高而重量輕、外表光滑美觀，材料利用率高，生產率高，便于實現(xiàn)機械化和自動化，操作方便，要求的工人技術等級不高，產品的成本低。缺點：模具要求高、制造復雜、周期長、制造費昂貴，因而在小批量生產中受到限制。生產中有噪音。

2.變形性質分類：分離工序，成型工序

壓力機型號：JB23-63 J機械壓力機第二種變形23開式可傾壓力機63公稱壓力630KN,63tf 力學性能和沖壓成型關系：板料的強度指標越高，產生相同變形量所需要的力越大。塑性指標越高，成型時承受的極限變形量越大。剛性指標越高，成型時抗失穩(wěn)起皺能力越大。伸長率大，屈強比小。彈性模量大，硬化指數(shù)高，厚向異性系數(shù)大，有利于沖壓成型。

3.板料對沖壓成型工藝的適應能力，稱為板料的沖壓成形性能。板料在成形過程出現(xiàn)兩種失穩(wěn)顯現(xiàn)：拉伸失穩(wěn)，板料在拉應力作用下局部出現(xiàn)縮頸或斷裂。壓縮詩文，板料在壓應力作用下起皺。板料在失穩(wěn)前可以達到的最大變形程度叫做成形極限。

4.沖裁：利用沖模使板料一部分沿一定輪廓形狀和另一部分相互分離的沖壓工序。包括落料沖孔切口切邊剖邊整修精密沖裁等。

沖裁變形機理不同，分為普通沖裁:凸凹模刃口間產生剪裂紋的形式實現(xiàn)材料分離。精密沖裁：以塑性變形的形式實現(xiàn)材料分離

5.沖裁變形過程：彈性變形階段（變形區(qū)內部材料應力小于屈服應力）塑性變形階段（變形區(qū)內部材料應力大于屈服應力。凸、凹模間隙存在，變形復雜，并非純塑性剪切變形）斷裂分離階段（變形區(qū)內部材料應力大于強度極限）

6.沖裁件斷面：圓角帶（光滑圓弧帶，刃口剛壓入材料，刃口附近材料牽連產生彎曲伸長變形。彈性變形階段產生，大小與材料塑性和模具間隙有關）光亮帶（塑性剪切變形時產生，材料在模具側面接觸中擠光形成的光亮垂直斷面，質量最好的區(qū)域）斷裂帶（刃口處微裂紋在拉應力下不斷擴展斷裂形成撕裂造成）毛刺（模具拉擠結果，毛刺不可避免。裂紋產生點和刃尖距離為毛刺高度）

沖裁件質量影響因素：質量指標:：斷面質量，尺寸精度，形狀誤差

7.影響斷面質量因素：斷面光亮帶越寬，斷裂帶越窄，毛刺和圓角越小，沖裁件斷面質量越好。可以通過增加光亮帶的高度（延長塑性變形，推遲裂紋產生，增大光亮帶），休整工序實現(xiàn)。1材料性能：塑性好，裂紋出現(xiàn)遲，板料剪切深度大，光亮帶比例大，毛刺大，斷裂帶窄。2模具間隙：沖裁間隙過小：材料在刃口處的裂紋不重合，凹模刃口處的裂紋進入凸模下壓應力區(qū)停止發(fā)展，而由凸模刃口處裂紋進入凹模上壓應力區(qū)停止發(fā)展，此時兩裂紋在最近處發(fā)生第二次拉裂。上裂紋表面壓入凹模時，受凹模擠壓產生第二光亮帶。在兩光亮帶之間夾有殘留的斷裂帶，部分材料擠出材料表面形成高而薄的毛刺。間隙過大：材料在刃口處的裂紋也不重合。第二次拉裂產生的斷裂帶斜度增加，因此斷面產生兩個斜度，此時毛刺大而厚難于去處降低沖裁件的質量。

8.模具刃口鋒利情況：模具刃口磨損成圓角變鈍，刃口和材料接觸面積增加，應力集中效應減輕，擠壓作用大，延緩裂紋的產生，制件圓角大，光亮帶寬，裂紋發(fā)生點由刃口側邊向上移動，毛刺高度增大，即使間隙合理也產生較大毛刺。凸模鈍落料件產生毛刺，凹模鈍沖空間毛刺

9.模具和設備的導向情況：精度高，沖裁間隙合理，斷面質量好

10.影響沖件尺寸精度的因素：1沖模本身的制造精度2模具間隙3材料性質4工件形狀與尺寸等。其中間隙起主導作用。

11.間隙：沖裁模凸模工作部分和凹模工作部分之差。

間隙對模具壽命影響：沖裁過程中模具的失效形式一般有：磨損、崩刃和凹模洞口脹裂三種。間隙對磨損，脹裂影響。間隙過小，沖裁力側壓力摩擦力卸料力推件力增大，材料粘連刃口加劇磨損，二次剪切，磨屑使磨損增大。間隙小，落料件或廢料梗塞在凹模洞口，使凹模脹裂。間隙增大，沖裁卸料力減小，刃口磨損減小。間隙過大，零件毛刺，卸料力增大，刃口磨損大。

第四篇：快速成型技術及應用學習心得

《快速成型技術及應用》學習心得

對于本學期黃老師的《快速成型技術及應用》學習心得，主要從RP技術的應用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢、主要的RP成型工藝分析和RP技術在當代模具制造行業(yè)的應用三個方面進行說明：

一、RP技術的應用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

快速成型（Rapid Prototyping）技術是由三維CAD模型直接驅動的快速制造任意復雜形狀三維實體的總稱。它集成了CAD 技術、數(shù)控技術、激光技術和材料技術等現(xiàn)代科技成果，是先進制造技術的重要組成部分。

目前，快速成型技術已在工業(yè)造型、機械制造、航空航天、軍事、建筑、影視、家電、輕工、醫(yī)學、考古、文化藝術、雕刻、首飾等領域都得到了廣泛應用。

RP技術雖然有其巨大的優(yōu)越性，但是也有它的局限性，由于可成型材料有限，零件精度低，表面粗糙度高，原型零件的物理性能較差，成型機的價格較高，運行制作的成本高等，所以在一定程度上成為該技術的推廣普及的瓶頸。從目前國內外RP 技術的研究和應用狀況來看，快速成型技術的進一步研究和開發(fā)的方向主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）大力改善現(xiàn)行快速成型制作機的制作精度、可靠性和制作能力，提高生產效率，縮短制作周期。尤其是提高成型件的表面質量、力學和物理性能，為進一步進行模具加工和功能試驗提供平臺。

（2）開發(fā)性能更好的快速成型材料。材料的性能既要利于原型加工，又要具有較好的后續(xù)加工性能，還要滿足對強度和剛度等不同的要求。

（3）提高RP 系統(tǒng)的加工速度和開拓并行制造的工藝方法。目前即使是最快的快速成型機也難以完成象注塑和壓鑄成型的快速大批量生產。

（4）RPM 與CAD、CAM、CAPP、CAE 以及高精度自動測量、逆向工程的集成一體化。該項技術可以大大提高新產品的第一次投入市場就十分成功的可能性，也可以快速實現(xiàn)反求工程。

（5）研制新的快速成型方法和工藝。除了目前SLA、LOM、SLS、FDM 外，直接金屬成型工藝將是以后的發(fā)展焦點。

二、幾種常見RP工藝

1、FDM，絲狀材料選擇性熔覆（Fused Deposition Modeling）快速原型工藝是一種不依靠激光作為成型能源、而將各種絲材（如工程塑料ABS、聚碳酸酯PC等）加熱熔化進而堆積成型方法，簡稱FDM。

2、SLA，光敏樹脂選擇性固化是采用立體雕刻（Stereolithography）原理的一種工藝，簡稱SLA，是最早出現(xiàn)的一種快速成型技術。

3、SLS，粉末材料選擇性燒結（Selected Laser Sintering）是一種快速原型工藝，簡稱SLS。粉末材料選擇性燒結采用二氧化碳激光器對粉末材料（塑料粉等與粘結劑的混合粉）進行選擇性燒結，是一種由離散點一層層堆集成三維實體的快速成型方法。

4、LOM，箔材疊層實體制作（Laminated Object Manufacturing）快速原型技術是薄片材料疊加工藝，簡稱LOM。箔材疊層實體制作是根據(jù)三維CAD模型每個截面的輪廓線，在計算機控制下，發(fā)出控制激光切割系統(tǒng)的指令，使切割頭作X和Y方向的移動，最后疊加成型。

三、RP技術在模具制造中的應用

傳統(tǒng)的模具制造方法可分為兩種,一種是借助母模翻制模具,另一種就是用數(shù)控機床直接制造模具。在新產品開發(fā)過程中,減少模具制造所需成本和時間對縮短整個產品開發(fā)時間及降低成本是最有效的步驟,快速成型技術的一個飛躍就是進入模具制造領域,其潛力所在正是能降低模具制造成本并減少模具開發(fā)時間。將快速成型技術引入模具制造過程后的模具開發(fā)制造就是快速模具制造。

快速成型技術在模具制造領域的應用主要是用來制作模具設計制造過程中所用的母模,有時也用快速成型技術直接制造模具。因此可以將基于RP的快速模具制造分為兩類，即：直接制模法和間接制模法。（這里就不一一闡述了）

利用RP 技術發(fā)展快速模具制造技術還存在以下主要問題需要解決或者說需要進一步提高。

(1)表面質量如何滿足模具的要求,否則無法承受如注射成型這樣的高壓。分層制造法不可避免會產生臺階,斜面時更嚴重,后處理是目前通用的作法。

(2)尺寸精度如何滿足模具制造的要求,尤其是制造較大模具時,尺寸更不穩(wěn)定。

(3)用作母模時的強度,耐熱和耐腐蝕性,形狀和尺寸的時效問題。

(4)塑料或樹脂類模具的導熱性很差，導熱差雖然帶來了可用較低注射壓力的好處,但生產周期太長也必須考慮。

(5)多數(shù)所謂金屬模具都需要最后滲銅,這就造成這種金屬模具的使用溫度不可太高,可能超過500 ℃就不行了。

(6)使用壽命的進一步延長和使用成本的進一步降低。

(7)目前所能制造的模具的體積都很小,怎樣制造大型模具?

(8)受不可缺少的后處理工序的限制,目前還不能制造具有很小細節(jié)特征的模具,尤其是具有內凹形狀的模具。

(9)目前快速成型方法所能成型的材料種類及其有限,需要開發(fā)新型材料。

第五篇：超塑性鈦合金在航空航天領域的應用

石河子大學機械電氣工程學院 機械工程材料?新型材料課題論文

課題論文題目： 超塑性合金在航空航天領域的應用

姓 名： 劉萍

學 號： 2011509291 院系專業(yè)班級： 機械電氣工程學院11機制

（二）班 聯(lián) 系 電 話： *** 指 導 教 師： 魏敏 填 表 日 期： 2012年12月8號

《機械工程材料》課程組 2012年11月26日

超塑性鈦合金在航空航天領域的應用

摘要：鈦及鈦合金具有比強度高、耐腐蝕、耐高溫等優(yōu)良性能，在航空航天、艦艇、化工等領域得到日益廣泛的應用。闡述了航空航天用鈦合金盤件的研究現(xiàn)狀，重點介紹了高性能鈦合金盤件的制備工藝，包括粉末冶金熱等靜壓成形和超塑性等溫鍛造成形。分析了鈦合金盤件在航空航天領域的應用現(xiàn)狀，并探討了航天航空用鈦合金盤件的發(fā)展趨勢。

關鍵詞：鈦合金；超塑性；超塑性成形；擴散連接

1，超塑性合金的定義：

超塑性合金是指那些具有超塑性的金屬材料。超塑性是一種奇特的現(xiàn)象。具有超塑性的合金能像飴糖一樣伸長10倍、20倍甚至上百倍，既不出現(xiàn)縮頸，也不會斷裂。金屬的超塑性現(xiàn)象，是英國物理學家森金斯在1982年發(fā)現(xiàn)的，他給這種現(xiàn)象做如下定義：凡金屬在適當?shù)臏囟认拢ù蠹s相當于金屬熔點溫度的一半）變得像軟糖一樣柔軟，而應變速度10毫米秒時產生本身長度三倍以上的延伸率，均屬于超塑性。根據(jù)金屬材料的結構和變形條件(溫度、應力)，可超塑性合金大致劃分為微晶超塑性合金，相變超塑性合金2大類。由于鈦合金在超塑狀態(tài)具有異常高的塑性，極小的流動應力，極大的活性及擴散能力，可以在很多領域中應用。

2，鈦合金的結構特點：

鈦合金的結構特點決定了它們不僅有良好的高溫強度，較好的抗氧化性和抗腐蝕性，而且密度較小，因此是理想的航天和航空材料。當前世界上研究較多的鈦合金有TiAl、Ti3Al等。然而，這些材料的室溫塑性和韌性一般較差；加工性能較差。在其主要優(yōu)點不受很大損失的前提下，改善其塑性、韌性及加工性。而實現(xiàn)這些目標的主要措施是添加合金元素以形成塑性較好的第二相，超塑性鈦合金的實現(xiàn)一般還需要通過一定的形變熱處理以得到等軸細晶顯微組織。近年來的研究結果已經表明，鈦合金可以獲得很高的超塑性水平——Ti3Al合金的伸長率超過1000%；TiAl合金的伸長率達470%。發(fā)展起來的超塑成形技術，改善了鈦合金難以成形的狀況，因而充分發(fā)揮了鈦合金的優(yōu)勢。超塑性鈦合金正以它們優(yōu)異的變形性能和材質均勻等特點，在航空航天以及汽車的零部件生產、工藝品制造、儀器儀表殼罩件和一些復雜形狀構件的生產中起到了不可替代的作用。

3，超塑性成形工藝：

超塑性成形工藝主要包括了氣脹成形和體積成形兩類。超塑性氣脹成形是用氣體的壓力使板坯料（也有管坯料或其他形狀坯料）成形為殼型件，如儀差殼、拋物面天線、球型容器、美術浮雕等。氣脹成形又包括了Female和Male兩種方式，分別由圖1和圖2表示。Female成形法的特點是簡單易行，但是其零件的先帖模和最后貼模部分具有較大的壁厚差。Male成形方式可以得到均勻壁厚的殼型件，尤其對于形狀復雜的零件更具有優(yōu)越性。

超塑性氣脹成形與擴散連接的復合工藝（SPF／DB）在航空工業(yè)上的應用取得重要進展，特別是鈦合金飛機結構件的SPF／DB成形提高了飛機的結構強度，減少了飛機重量，對航空工業(yè)的發(fā)展起到重要作用。

超塑性體積成形包括不同的方式（例如模鍛、擠壓等），主要是利用了材料在超塑性條件下流變抗力低，流動性好等特點。一般情況下，超塑性體積成形中模具與成形件處于相同的溫度，因此它也屬于等溫成形的范疇，只是超塑性成形中對于材料，對于應變速率及溫度有更嚴格的要求。這種方法利用自由運動的輥壓輪對坯料施加載荷使其變形，使整體變形變?yōu)榫植孔冃危档土溯d荷，擴大了超塑性工藝的應用范圍。他們采用這樣的方法成形出了鈦合金、鎳基高溫合金的大型盤件以及汽車輪轂等用其他工藝難于成形的零件。

4，超塑性成形及擴散聯(lián)接（SPF/DB）：

超塑性成形及擴散聯(lián)接（SPF/DB）是航空領域多年來重點發(fā)展和應用的一種近無余量先進成形技術。通過在一次加熱、加壓過程中成型整體構件，不需要中間處理，能有效減輕結構重量和提高材料利用率，可為設計提供更大的自由度，具有廣闊的應用前景。

基本原理是：利用金屬及合金的超塑性和擴散焊無界面的一體化特點，在材料超塑溫度和擴散焊溫度相近時，采用吹脹或模鍛法在一次加熱、加壓過程中完成超塑成形和擴散連接兩道工序，從而制造高精度復雜的大型整體構件。該技術具有以下特點：

（1）成形壓力低/變形大而不破壞（2）外形尺寸精確，無殘余應力和回彈效應（3）節(jié)省裝備，縮短制造周期

（4）改善結構性能，提高結構完整性，延長機體壽命（5）降低制造成本，減輕結構重量

從以上特點分析，SPF/DB簡化了零件制造過程和裝配過程，減少了零件（標準件）和工裝數(shù)量，消除大量連接孔，避免了連接裂紋及疲勞問題，有利于提高結構耐久性和可靠性，尤其適合于加工復雜形狀的零件，如飛機機翼、機身框架、發(fā)動機葉片等。對于鈦合金，SPF/DB解決了鈦合金冷成形和機加工難的缺點，促進了鈦合金整體構件的使用（如圖3），相對常規(guī)金屬結構，夾層結構具用足夠的疲勞強度、良好的塑性和斷裂韌性。英國、美國是世界上開展SPF/ DB 技術研究及應用較早的國家，目前已建立了專業(yè)化生產廠，如英國TKR 公司、羅羅公司、Superform 公司和美國RTI公司等都具有很強的鈦合金SPF/ DB 結構件的生產能力。另外，法國、德國、俄羅斯以及日本對鈦合金SPF/ DB 技術也進行了大量研究和應用，具備了較強的鈦合金SPF/ DB 結構件的生產能力。國外SPF/ DB 鈦合金結構件在飛機上的應用廣泛（見圖4），如民機A300、A310/ 320的前緣縫翼收放機構外罩，減重10%，A330、A340機翼檢修口蓋、駕駛艙頂蓋、縫緣傳動機構等采用SPF/DB結構，減重46 %，技術經濟效益顯著。此外，A380飛機吊艙艙門結構采用了SPF/DB工藝。國內開展鈦合金SPF/DB研究已多年，已逐漸用于主承力結構，取得了一定的減重效果和經濟效益，圖5為某飛機TC4鈦合金SPF/DB腹鰭結構，已通過了全尺寸靜力試驗考核，結果證明滿足設計要求，成本降低16％，減重11％，但國內還未開展該技術在民機上的應用。

SPF/DB在國外已比較廣泛的應用于軍民用飛機，顯示出巨大的技術經濟效益，但在國內還處于應用初期，沒有充分發(fā)揮這一技術的優(yōu)勢。針對民用飛機使用要求、主要結構特點等，要實現(xiàn)該技術的工程化成熟應用，需要盡快開展以下研究工作：

（1）SPF／DB結構設計技術，目前，SPF/ DB 技術多用于層板結構，這種板結構在強度方面存在不足。因此，應大力發(fā)展體積成形與擴散連接結合的新型SPF/ DB 構件。

（2）SPF/ DB制造控制技術，包括成形過程組織演變和變形機制，工藝過程控制與加工過程自動化，結構完整性及應力與變形控制，實現(xiàn)組織與性能匹配。（3）SPF/ DB質量評估與檢測技術，建立設計用性能數(shù)據(jù)庫，研制低成本檢測技術，提高檢測精度，制定質量控制程序和檢驗標準。

（4）SPF/ DB結構靜力與疲勞考核驗證，以適航標準為依據(jù)進行符合性驗證，確保民用飛機安全可靠使用。

5，高性能鈦合金盤件的研究現(xiàn)狀：

對于航空航天用發(fā)動機壓氣機盤、渦輪盤等轉動部件，不僅要求具有良好的高溫熱強性，還要求在高溫條件下有優(yōu)良的抗疲勞性能和長期使用的可靠性。因此，制備高性能鈦合金，要綜合考慮合金成分、熱加工工藝、組織與性能及可加工性等因素。只有制備潔凈度高、成分和組織均勻的鑄錠，并在先進渦輪盤鍛壓技術和熱處理工藝的配合下，才能保證鈦合金盤件流線形態(tài)的完整性、盤件組織的均勻性和性能的高可靠性。目前制備高性能盤件的主要方法有超塑性等溫鍛造成形工藝和粉末冶金熱等靜壓成形兩種，這兩種方法各有特點。

粉末冶金鈦合金盤件在熱處理時，盤件內部存在溫度梯度，會產生較大的殘余熱應力。這些殘余應力對盤件保持完整性和機加工性能的影響很大，當局部殘余應力足夠大時，盤件就可能開裂。而小的殘余應力，也會影響盤件的加工性能，如加工變形等。因此，粉末冶金鈦合金盤件的熱處理工藝極為關鍵。對于大規(guī)格高性能鈦合金盤件，由于鈦合金導熱率低，盤件規(guī)格較大，不同部位存在較大的溫度梯度，容易造成組織和性能的不均勻性，則主要采用等溫超塑成形的方法。

超塑性等溫鍛造是利用鈦合金在高溫及低應變速率下材料具有異常好的塑性及變形抗力低的特點發(fā)展起來的一種鍛造方式。通常采用近盧或準盧熱模鍛造兩種鍛造方式。這種新工藝能獲得尺寸精確度高、組織均勻、性能穩(wěn)定、形狀復雜的高精度鍛件，而且可用小噸位的液壓機鍛造大型鍛件，來提高材料的利用率和減少切削加工量。等溫鍛造有以下特征：①在整個鍛造過程中，鍛模與鍛件始終保持在同一加工溫度；②鍛造速度很慢，應變速率很小；③為防止氧化，鍛模與鍛件有時需置于真空或惰性氣體環(huán)境中。等溫鍛造可通過控制加工溫度、應變率、變形程度等來控制微觀組織，以實現(xiàn)組織優(yōu)化的目標。結合優(yōu)化的調質熱處理制度，使鈦合金的組織和性能滿足不同零部件的應用需求“。等溫鍛造的薄壁鈦鍛件具有良好的拉伸強度和綜合性能，是用于宇航加工中最經濟且簡易的成形方法。

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