专利名称：一种基于最小m值的高效超塑变形方法
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(CF )_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。
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。
具体实施例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 和低速点i" D，低速点6 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f 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。本发明首次采用基于最小m值的高效超塑变形方法来进行金属材料的超塑变形，一种实验材料对应一个变形模式，若干种实验材料便可涵盖整个金属材料的变形模式。这一变形模式为探求金属材料的超塑成形新工艺开辟了一条新的途径。下面以本发明应用在850°C时TC4钛合金粗晶试样基于最小m值的高效超塑变形方法(简称最小m值高效法)拉伸实验为例，并结合附图，对本发明做详细阐述；
以850°C时TC4钛合金粗晶试样的最小m值高效法拉伸实验为例，根据已知的m值与6之间的关系，延伸率S =200%，所对应的最小m值为0.4。利用编写的最小m值高效法的程序使m值始终在0.4附近微小波动，应变速率始终保持在高速区域，在以上步骤下完成此最小m值高效法拉伸实验。在最小m值法超塑性拉伸试验过程中采集的数据为speed (横梁移动速度)、m、w (位移)等,如表I的小m值高效法拉伸试验部分数据采集表，
权利要求
1.一种基于最小m值的高效超塑变形方法，其特征在于所述方法包括以下步骤:(1)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，此时所需塑性的m值称为最小m值，在最小m值所对应的高应变速率附近进行的超塑变形；应变速率在最小m值所对应的高速区域内动态变化；(2)利用计算机闭环控制系统实现该拉伸试验，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，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。
全文摘要
一种基于最小m值的高效超塑变形方法，所述方法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，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，因此必须在保证工程应用的塑性需求基础上取得最小m值；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。
文档编号G01N3/08GK103115818SQ20131002686
公开日2013年5月22日 申请日期2013年1月25日 优先权日2013年1月25日
发明者王高潮, 郑漫庆, 马超 申请人:南昌航空大学