[发明专利]一种基于最小m值的高效超塑变形方法

说明书

技术领域

    本发明涉及金属材料超塑性研究与应用领域，尤其涉及一种采用最小m值高效法在材料电子拉伸试验机上进行超塑性拉伸试验的方法。

背景技术

在金属材料的超塑变形中，流动应力对应变速率的敏感性指数m值是材料超塑性能的重要特征，它反映了该材料在拉伸变形过程中抵抗缩紧发展的能力，其值等于应力(                                                )-应变速率()对数曲线的斜率。以往的最大m值法超塑变形虽能使金属材料得到很大的超塑变形量，但是需要的成形时间也很长，效率相对较低，而且针对于实际生产应用来说，工件的超塑变形量往往只要满足成形所需即可。本发明创新地采用了基于最小m值的高效超塑变形方法对金属材料进行超塑变形，大大提高成形效率，从而可实现高效率的超塑变形。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于最小m值的高效超塑变形方法，它开辟一条研究金属材料超塑成形的新途径，极大地提高变形效率，节约了金属材料超塑成形的加工成本。

本发明是这样来实现的，一种基于最小m值的高效超塑变形方法，其特征为在金属材料超塑变形过程中，在超塑性高速区域，以保证成形所需塑性的前提下，使m值尽量小，从而极大地提高应变速率，实现高效超塑成形。这一对应所需塑性的m值称为最小m值，这种高效超塑变形是在最小m值所对应的高应变速率附近进行的超塑变形，它体现了m值最小、应变速率很快和成形效率高的优点，缺点是这时的超塑性能较差，因此应保证工程应用的塑性需求；在最小m值所对应的高速区域进行超塑变形，变形效率必然得到提升。若采用以往的最大m值法超塑变形进行拉伸试验，虽延伸率可达到金属材料的极限，但是由于为了不断的追求最大m值而使应变速率降低，从而降低了变形效率。因此，本发明使应变速率在最小m值所对应的高速区域内动态变化，从而极大地提高了金属材料超塑成形的效率，具有十分重要的应用意义；本发明首次将基于最小m值的高效超塑变形方法创造性地应用于金属材料的超塑变形中，其基本特征是：运用计算机控制程序在拉伸试验过程中进行对拉伸机横梁速度的控制并实时采集数据，高效地完成金属材料的超塑变形。一种超塑性材料对应一个变形模式，若干种材料便可涵盖整个金属材料变形模式。这一方法为研究金属材料超塑成形开辟了一条新的途径。

本发明的技术关键在于：通过研发编写计算机程序控制系统，控制拉伸实验始终在塑性要求对应的最小m值下的高速区域进行，并对普通电子拉伸机进行技术改造。

本发明的技术效果是：本发明创新地采用了基于最小m值的高效超塑变形方法来进行金属材料的超塑变形，从而满足实际生产应用对高效超塑变形的需求。为超塑成形在金属材料中的广泛应用打下坚实的理论与实验基础。

附图说明

图1为最小m值高效法超塑变形理论示意图。

图2 为基于最小m值高效超塑变形方法程序流程图。

图3为最小m值高效法拉伸试验与最大m值法试验中的应变速率与时间曲线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做详细阐述；

本发明在基于最小m值的高效法超塑变形高温拉伸实验中，采用最小m值高效法超塑变形取代常规的超塑变形，根据最小m值高效法的要求，使m值在满足金属材料工件塑性成形需求的前提下，m值尽可能小，并且使应变速率在超塑性高速区域，即以满足塑性要求所对应的最小m值下的高速率完成变形过程。如下图1所示，由于m值与对数应变速率曲线的单峰性，对应一个m值且为非最大值时所对应的应变速率有两个点即高速点和低速点，如图中所示在m=0.3时，应变速率对应有高速点_C和低速点_D，低速点_D为实验中需舍弃的点，设计计算机控制程序使超塑性拉伸试验中的应变速率始终在高速区域高速点_C附近，从而达到高效超塑变形。在该发明中利用计算机闭环控制系统实现该拉伸试验。

在金属材料的超塑变形过程中，m值是衡量材料超塑性能的重要指标，通常认为高的m值对应较好的超塑性能。以往的最大m值法即是在此理论基础上研发的，即在最大m值A点所对应的应变速率_A附近进行超塑变形；但是大量试验发现该方法虽使超塑性材料具备了很高的超塑变形量，但是变形效率却很低。本发明中的基于最小m值的高效超塑变形方法是在满足工件塑性要求所对应的最小m值的高速区域基础上进行拉伸试验，在达到了对工件塑性要求的前提下，极大地提高了成形效率。本发明为实现金属材料的高效超塑变形打下了坚实的理论与实验基础。