金属乎？塑料乎？_物理知识百科

金属乎？塑料乎？

谁都知道，金属比塑料坚固，但金属的加工成型却没有塑料那么容易。例如，用冲压法加工铝材长筒形容器，在冲压成型后不可避免地会出现“耳朵形”的缺口。为了使它达到设计要求，必须再进行几道工序的机械加工，这就大大增加了成本，有什么东西既有金属的坚固性，又有塑料的可塑性呢？科学家们终于发现了在一定温度下呈现超塑性的合金。

金属材料多少都有些塑性。通常用延伸率来表示其塑性，即用金属材料在拉断时的增长量同原来长度之比的百分率来表示。一般黑色金属的延伸率为40%左右，有色金属也不超过60%。而具有超塑性能的合金，在一定温度下一般都能达到100%以上，有的甚至达到1000%～2000%。例如，一种锌-铜-铝合金板材，在慢速弯曲时，即使弯曲到180°，亦即将板材弯到两面重叠的程度，它也不会断裂。

现在已知道合金的超塑性有两大类：一种称为微细晶粒超塑性；另一种称为相变超塑性。无论哪一种超塑性都必须在一定的变形度和一定的变形速度下才会产生。例如，锡-铋共晶合金在20℃时的最大延伸率可达1950%，钴-10%铝合金在1200℃时的最大延伸率可达850%，普通的低合金钢在800～900℃时也可达400%。

利用合金的超塑性可以轻而易举像塑料一样地进行零件的成型加工。例如，冲压加工长筒形容器时，用一般金属进行一次深冲成型，所获得的最大筒深（H）和直径（d）之比约为0.75，而用超塑合金成型时H/d可达11，为普通金属的14倍多，而且冲出的长筒容器不会出现耳朵状缺陷。它的制成品的显微组织均匀致密，各个方向的机械强度和抗疲劳性能都很好。最大的优点是可以大大节约金属材料。例如，生产一只68千克的镍盘燃气机盘，用通常的锻造加工，所需的坯锭重达204千克，而用超塑合金锻造，坯锭只要72.5千克就足够了。每只节约材料130千克以上，实在是个巨大的数字。