金属超塑技术前景广阔

【美国《洛杉矶时报》６月２日报道】一些金属，如某些铝合金，当被加热
到１８００华氏度的高温时就会产生超塑性。在这样的温度条件下，被加热的金
属可以像塑料薄膜那样拉伸，而且可以用模具压制成既非常结实又复杂、精细的
部件。
这种技术已经在工业企业、特别是飞机制造企业中获得了立足之地，但是这
种技术在生产汽车等消费产品的企业中普及速度却十分缓慢。问题就在于，利用
这种技术生产零部件所需的时间对于大量生产某种产品的工业企业来说太长了，
而且使金属产生超塑性所需的温度对于某些实际应用来说也太高了。
但是目前有迹象表明，这种情况可能正在改变。
应用范围广
戴维斯加利福尼亚大学的研究人员说，他们已经可以在４５０度的相对低温
条件下使金属产生超塑性，并且宣称他们已经打开了将这种技术用于包括镍和陶
瓷在内的多种材料的大门。
戴维斯加利福尼亚大学材料科学系的网谷（音）教授说，这一研究成果使“
低重量、高强度的建筑材料具有广阔的潜在应用前景”。急性颈部扭伤病人使用
的颈部金属支撑物就是一个典型的例子，超塑金属可以在不降低支撑物强度的情
况下，将其重量减轻约７０％。
科学家们以前也听到过类似的说法，但许多人怀疑金属的超塑性是否可以在
制造业发挥出其潜能。
但是，据说南加利福尼亚的一家企业几乎无一例外地使用超塑材料来生产可
以用于导弹和跑车等各种产品的部件。
戴维斯的研究人员已经使这种技术在目前工业应用的基础上，向前迈进了一
步。发表在４月２１日一期的《自然》杂志上介绍戴维斯研究人员工作成果的研
究报告的主要作者、博士研究生萨姆·麦克法登认为，他们的研究为技术的进步
找到了新的途径。
超塑材料的最佳用途是制造飞机机身“肋骨”之类的复杂大型零部件。麦克
法登说，如果不借助金属的超塑性，“你将不得不切割出许许多多不同形状的零
部件，完成大量的加工工作。金属的超塑性使你可以用一次成型的方法制造出同
样的零件。”
改进成形技术
目前的加工方法所用的金属是由一种被称为微晶体的细小金属颗粒组成的，
每一个微晶体的直径都不超过人发宽度的１／４。戴维斯的研究小组在进行试验
时使用了俄罗斯合作伙伴提供的经过结构重组的金属，这种金属中的微晶体被体
积缩小到千分之一的纳米晶体所取代。
加利福尼亚卡诺加帕克的火箭达因推进力公司的克利夫·班普顿说：“在超
塑状态下，微小的颗粒可以像滚珠一样滚来滚去。”他说，这种现象可以使一张
金属薄片在被拉大１０００倍的情况下仍然不会破裂。班普顿在波音公司的支持
下成为这一研究领域的开路先锋，波音公司则利用此项技术来生产飞机机身的某
些部件。
这意味着金属颗粒的体积越小，使金属变成人们想要的形状就越容易，因为
越小的金属颗粒移动起来就越容易。
此外，班普顿说，当纳米晶体被加热到产生超塑性所需的温度时，它们的体
积往往会增大，超塑材料就会变得不稳定。他说：“所以你在提高温度以便在超
塑状态下使金属成形时，必须使用某种技术来稳定那些微小的金属颗粒的体积。
”
戴维斯加利福尼亚大学的研究人员认为，他们的研究成果表明，获得超塑性
所需的温度可以通过减小金属颗粒体积的方法来降低，这一发现应该可以扩展超
塑技术的应用范围，使之可以用来处理陶瓷之类的非常不易加工的材料。
目前超塑技术的主要障碍仍然是使要加工的材料变为极细小的颗粒所需的成
本以及使零部件成形所需的时间。
所以目前超塑技术仍然只是一种让专家们对其未来争论不休的令人兴奋的技
术。