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氮化硅陶瓷超塑拉深成形规律研究

骆俊廷  张庆  张凯锋  
【摘要】:1986年日本名古屋工业技术研究所的Fumihino Wakai和他的合作者们首先发现并报道了多晶陶瓷的拉伸超塑性,他们发现了3Y-TZP(3mol%Y2O3稳定ZrO2多晶体)能产生 120%的均匀拉伸形变,并提出了陶瓷超塑成形的新概念。这篇报道引起了世界范围内关于陶瓷超塑性的广泛研究。除了Y-TZP材料外,Al2O3、Al2O3-ZrO2复合材料、莫来石、Si3N4、 Si3N4-SiC复合材料、等陶瓷材料也被发现具有某种程度的超塑性。目前,Y-TZP材料的最大超塑延伸率已经高达1038%,加入10vol%的ZrO2颗粒的Al2O3延伸率达850%,β—Sailon的最大延伸率也已经达到470%。陶瓷的加工成形和陶瓷的增韧问题一直是人们关注的,急待需要解决的关键问题,陶瓷超塑性的发现为解决这个问题打开了新途径。随着对陶瓷超塑性拉伸研究的不断深入,利用陶瓷的超塑性,用现有的金属成形方法(如挤压、弯曲、胀形、拉深等)来成形陶瓷零件已经开始受到关注。但是,陶瓷超塑成形技术还不成熟,尤其对于复杂形状的陶瓷零件的超塑成形规律还需要深入研究,为了更好地利用超塑成形方法,采用数值模拟方法对陶瓷超塑成形过程进行预测是降低实验和生产成本的有效手段。本文通过对半球形氮化硅陶瓷零件低温超塑拉深成形过程进行实验研究和数值模拟,分析了氮化硅陶瓷超塑性成形过程中轴向和径向的尺寸分布规律。

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