什麼是超塑成形

利用某些金屬在特定條件下所呈現的超塑性進行鍛壓成形的方法。金屬的塑性通常用延伸率表示，其值一般小於40％。但在特定的條件下金屬呈超塑性，其特徵是：延伸率可提高几十到幾百倍，最高可達2000％以上；流動應力降低為原來的幾十分之一；不出現加工硬化。

金屬獲得超塑性的主要條件是：具有等軸、細微的晶粒結構、緩慢的應變速率和恆定的變形溫度。這種在恆定溫度條件下呈現的超塑性稱為恆溫超塑性。某些金屬在相變溫度下反覆加熱和冷卻時，則可能出現相變超塑性。

20世紀20～30年代，人們就已發現金屬的超塑性現象。超塑性原理從60年代開始應用於工業生產。工業上用於超塑性加工的金屬主要有鋅合金、鋁合金、銅合金和鈦合金，部分鋼也可進行超塑性加工（見表）。

常用的超塑成形方法，有超塑氣壓成形和超塑擠壓（或模鍛）成形。前者用於板料(圖2)，通入壓力為1～2兆帕的氮氣或空氣，迫使板坯脹形，緊貼凹模而製成工件。後者用於棒料，與傳統的熱擠壓或熱模鍛相似。成形的坯料需要先經超塑組織處理。成形時，模具和坯料都必須保持在超塑的恆定溫度下，所以模具上要有加熱裝置。成形速度必須緩慢，一般用油壓機準確控制。此外，還可利用超塑狀態下金屬的固相擴散能力實現擴散焊。

超塑成形已用在電子、儀器儀表、航空、宇航、模具製造和工藝品製造等部門。這種工藝對於高比強度、難變形的鈦合金成形尤有重要意義，已用於製造葉片、渦輪盤 (圖3)、高壓球形容器。採用超塑成形可以節約材料20％以上，節約能源30％以上，節約裝置投資50％以上，並可減少工序、縮短生產週期。超塑成形工藝一次性投資較少，在小批量生產時，比傳統成形工藝有利。但在大批量生產時，因對金屬組織有特殊要求，而且生產率低，應用尚不廣泛。