超塑性是具有点阵结构的材料的普遍潜在属性,是材料变形失稳后能重新建立起的稳定的变形过程,其微观物理过程主要是晶界行为,晶界的滑移、迁移和移位。超塑性的实现是材料的内在条件和外在条件相协调的结果。先进的超塑材料,主要包括陶瓷及陶瓷基复合材料、金属基复合材料、金属间化合物、机械合金化合物、功能材料、地质材料、复合材料等。 结构陶瓷具有高强、高韧、低密度、高硬和耐高温抗蠕变、耐磨损、耐腐蚀和化学稳定性好等优异的性能,在电子、机械、冶金、化工等部门得到了广泛的应用,并在宇宙开发、能源技术、海洋技术、航空航天等领域应用前景也愈来愈广阔,已逐步成为尖端技术不可缺少的关键材料。利用结构陶瓷在高温下具有的超塑性进行成形加工是实现复杂形状零件近净成形的重要手段。 结构陶瓷按组分分类,可分为氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷等。氧化物陶瓷主要包括氧化铝、氧化锆和莫来石等,原子间主要是以离子键结合,因此具有优异的室温机械性能,高硬度和耐化学腐蚀性。氧化物陶瓷最突出优点是不存在氧化问题,原料价格低廉,生产工艺简单。氮化物陶瓷和碳化物陶瓷的原子间主要是以共价键结合在一起,因而具有较高的硬度、模量、蠕变抗力,并且能把这些性能的大部分保持到高温,这是氧化物陶瓷无法比拟的。但它们的烧结非常困难,生产成本一般比氧化物陶瓷高。 结构陶瓷是由结构比较复杂的离子键或共价键晶体组成的多晶体,离子键的静电作用和共价键的明显方向性,使得陶瓷材料难以满足产生滑移所要求的几何条件和静电条件,滑移系统很少,位错产生和运动很困难,而且陶瓷材料有沿晶界分离的倾向,导致陶瓷材料的本征脆性,加工性能非常差。超塑性加工,包括超塑性成型、连接和烧结锻造等,为结构陶瓷的加工成型提供了可行的途径。本文目的是为后续的结构陶瓷的超塑性研究做前期工作,使超塑性研究的新领域——硬脆性结构材料的研究得以延