什么叫超塑性?用比较学术性的语言说，是指材料在一定条件下有极异常的塑性而不断裂甚至不产生缩颈的现象。说通俗一点,大家都见过拉“龙须面”吧?拉“龙须面”的面团就是具有超塑性的材料。

人们认为,表面上看来很坚硬的金属是很难像拉龙须面条一样拉不断的。但1920年一位叫罗森海因的科学家在研究锌铝铜三元合金的物理性能时发现，在一定条件下,表现出像麦芽糖一样的粘滞现象。在这种状态下,金属可以伸长 10 倍、20倍甚至上 100倍，既不出现缩颈，也不发生断裂。但金属并不会自动具有超塑性,必须在一定的温度条件下进行预处理，只有在获得微小的等轴晶粒的情况下,金属才具有超塑性。超塑性金属在变形时,速度不能太快,不能像拉“龙须面”那样,只能“慢慢”来,否则欲速则不达。为什么超塑性材料必须具有小晶粒呢?这是因为材料晶粒小,其晶界就多,原子滑移容易。晶粒内部基本上没有显微应变,因此变形阻力小得多。

现已发现,许多金属材料都有超塑性,比如,有超塑性的铝合金就有100多种,其中很重要的工业用铝合金就有五种,包括纯铝、铝铜系合金、铝镁系合金、铝锌镁系合金和铝锂合金。一些镍合金、钛合金、铁合金、锌合金也有超塑性。

超塑性金属和合金的应用很广泛。例如,超塑性铝合金可以用气体吹塑法像吹玻璃制品一样,“吹”成各种形状复杂的壳体,取代飞行器上传统的钣金零件。也可以在仪表、计算机和装饰业中广泛应用。超塑性锌合金可以用挤压或气吹法生产出形状复杂而轮廓清晰的零件,像橡皮或塑料制品的型腔模,薄钢板的冲裁模,带凸筋的各种手枪、旋钮、寻音机飞轮、微波导体及纪念币、气压浮雕制品等工艺品和各种仪表壳体。

超塑性铁合金中的碳钢在汽车工业中可用于制造外形复杂的车体零件。超塑性钛合金在航空工业和造船工业中的前景更为广阔。美国已用钛合金和金属间化合物超塑成形出发动机零件。日本用超塑技术制造出铝基复合材料,用来生产汽车发动机活塞。

我国从70年代开始研究超塑技术,到80年代初形成了一支超塑性科研队伍。他们以工业上常用的结构合金材料为对象,取得了一批具有国际先进水平的科研成果，如战略导弹钛合金高压无缝气瓶、战术导弹涡轮盘等。现在,超塑技术已发展成为一门涉及金属材料、金属物理、金属塑性加工及复合材料甚至金属间化合物和陶瓷等多种领域的新学科。

来源：新材料研究

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