超塑鋅合金

美國(guó)有很多公司具有生產(chǎn)超塑成形、超塑成形/擴(kuò)散連接構(gòu)件的能力。超塑成形、超塑成形/擴(kuò)散連接零部件廣泛應(yīng)用于多種先進(jìn)型號(hào)的飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)上，例如，F(xiàn)-15中有超塑成形/擴(kuò)散連接結(jié)構(gòu)件70余件;F-18中有鈦合金超塑成形/擴(kuò)散連接結(jié)構(gòu)件20多件;在F-22中也大量采用了超塑成形/擴(kuò)散連接組合結(jié)構(gòu)，如后機(jī)身鈦合金超塑成形/擴(kuò)散連接的隔熱板等。與此同時(shí)，歐洲的超塑成形技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展速度及規(guī)模也很迅速。英國(guó)很多公司都具有很強(qiáng)的鈦合金超塑成形/擴(kuò)散連接結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)能力。羅羅公司采用超塑成形/擴(kuò)散連接技術(shù)研制出了鈦合金寬弦無(wú)凸肩空心風(fēng)扇葉片，處于世界領(lǐng)先地位。俄羅斯擁有世界上最大超塑性研究機(jī)構(gòu)烏法超塑性研究所，法國(guó)的超塑成形公司均已具備批量生產(chǎn)能力。德國(guó)MBB公司采用超塑成形工藝生產(chǎn)了衛(wèi)星上的推進(jìn)劑箱體。

中國(guó)從70年代，開(kāi)始進(jìn)行超塑成形/擴(kuò)散連接的基礎(chǔ)性研究，先后開(kāi)展典型結(jié)構(gòu)件研制、模具選材實(shí)驗(yàn)、性能測(cè)試、質(zhì)量控制和檢測(cè)等研究工作。其中在國(guó)內(nèi)開(kāi)展超塑成形工藝研究和應(yīng)用的單位主要包括北京航空制造工程研究所、哈工大、西工大、南航等。經(jīng)過(guò)近四十年的努力，超塑成形，擴(kuò)散連接的運(yùn)用達(dá)到了一定的規(guī)模。在軍民兩用方面，使用超塑成形/擴(kuò)散連接構(gòu)件越來(lái)越多，構(gòu)件的尺寸也越來(lái)越大，構(gòu)件的結(jié)構(gòu)也從單層、兩層到復(fù)雜的三層、四層、五層結(jié)構(gòu)等。尤其在航空航天領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益

超塑成形工藝按成形介質(zhì)可分為氣壓成形、液壓成形、無(wú)模成形、無(wú)模拉拔;按原始坯料形式可以分為體積成形、板材成形、管材成形、杯突成形等等。其中，在航空航天領(lǐng)域中，應(yīng)用最為廣泛的超塑成形方法是板材氣壓成形，也稱吹塑成形。吹塑成形是一種用低能、低壓獲得大變形量的板料成形技術(shù)。通過(guò)設(shè)計(jì)制造專用模具，在模具與板料中間形成一個(gè)封閉的壓力空間，板料被加熱到超塑性溫度后，在氣體作用下，坯料產(chǎn)生超塑性變形，逐漸向模具型面靠近，直至同模具完全貼合形成預(yù)定形狀。具備超塑性的材料包括鈦合金、鋁合金、鎂合金、高溫合金、鋅鋁合金、鋁鋰合金等。

超塑成形技術(shù)最廣泛的應(yīng)用是與擴(kuò)散連接技術(shù)組合而成的超塑成形/擴(kuò)散連接組合工藝技術(shù)，利用金屬材料在一個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)兼具超塑性與擴(kuò)散連接性的特點(diǎn)，一次成形出帶有空間夾層結(jié)構(gòu)的整體構(gòu)件。按照成形構(gòu)件初始毛坯數(shù)量不同可以分為單層、兩層、三層及四層結(jié)構(gòu)形式。采用超塑成形/擴(kuò)散連接工藝成形的空心夾層結(jié)構(gòu)零件具有成形性好、設(shè)計(jì)自由度大、成形精度高、沒(méi)有回彈、無(wú)殘余應(yīng)力、剛性大、周期短、減少零件數(shù)量等優(yōu)點(diǎn)。由于采用這種結(jié)構(gòu)減少了零件和連接件的數(shù)量，消除了大量的連接孔，也避免了連接孔在連接過(guò)程中可能出現(xiàn)的裂紋，大大提高了結(jié)構(gòu)的耐久性和損傷容限。另外，該結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)最佳的剛度重量比。用超塑成形/擴(kuò)散連接結(jié)構(gòu)代替常規(guī)的金屬結(jié)構(gòu)件，一般可減輕結(jié)構(gòu)重量10%~50%，制造成本可降低25%~40%，所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀，廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。鈦合金在相同的溫度窗口內(nèi)，兼具優(yōu)良的超塑性及擴(kuò)散連接性，是目前應(yīng)用最為廣泛的超塑成形/擴(kuò)散連接工藝材料，軍民用飛機(jī)機(jī)身整體框、梁、壁板、口蓋、艙門、機(jī)翼、后機(jī)身隔熱板等部件均采用超塑成形/擴(kuò)散連接多層空心結(jié)構(gòu)形式，減重效益突出。除此以外，在大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)中采用超塑成形/擴(kuò)散連接技術(shù)成形寬弦空心風(fēng)扇葉片，代表了超塑成形/擴(kuò)散連接技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的最高水平。