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为何选用美国标准

A356合金是美国铝业协会标准中的一个牌号系列，这个系列有三个合金：A356.0、A356.1、A356.2，是356系列的一部分。其成分见表1。

表1 美铝业356系列合金与国产ZL101系列铝合金化学成分比较单位：％

注：

1.356系列是美国标准的牌号，ZL101系列是中国标准的牌号；

2.S－砂型铸造，P－金属型铸造；

3.中国标准还对Pb及Sn杂质含量作了单独规定（美国标准将其归于其他杂质）：Pb<0.05,Sn<0.01(对应ZL101)，Pb<0.03,Sn<0.01(对应ZL101A)；

4.356.2合金的含Fe量最高可到0.25%。

可以看到，这Al-7Si-Mg系列的合金化学成分设计有以下特点：无论是美国标准还是中国标准，其共同特点是具有相同的Si元素的成分范围：（Si－6.5/7.5）；对于镁元素来讲，铸件材质要求的Mg在0.25~0.45；在美国标准中对铸锭中的镁元素要求提高了0.05%,即0.30~0.45，主要是考虑在熔炼时镁元素的烧损。

该系列化学成分主要差别在于对杂质含量的规定。对于美国标准而言，牌号的首位字母标致其性能高低的等级，以供选用者根据不同的应用要求来确定牌号。首位字母为B的性能最高，因此对杂质的要求也最严。首位无字母的合金则性能较差，主要应用于一般要求的场合。A356系列则是介于之间的材质。牌号的末位的数字（0，1，2）是根据不同的场合下，对各种杂质的限定。A356.0是针对生产的铸件的材质而规定的材料成分；而A356.1、A356.2两种牌号，则是根据不同使用要求，为生产铸件的原材料即铸锭所制订的两种成分。可以注意到，目前汽车轮毂铝往往是用美国标准的A356.2的要求来规定其对合金铸锭的要求的。对于中国标准而言，可以看到，在材质分类上是分得比较粗的。ZL101系列主要规定了铸件的材质，要求高的为ZL101A；一般要求的为ZL101。中国标准没有给出对用于铸造的原材料，即铸锭的成分要求。正因为这种情况，在目前汽车行业中铝轮毂用铝通常都选用美国标准来规定其成分和相应的要求。

组织和凝固特性

A356合金是Al-Si二元合金中添加镁、形成强化相Mg2Si，通过热处理来显著提高合金的时效强化能力，改善合金的力学性能。

在Al-Si-Mg三元系中，Mg2Si为稳定化合物，可与铝构成伪二元系，使Al-Si-Mg系分成α＋Mg2Si＋Si及α＋Mg2Si＋Mg5Al8二个三元共晶系，三元共晶温度分别为558℃和448℃。A356合金处于α＋Mg2Si＋Si三元共晶系内，其平衡组织为初生α＋（α＋Si）共晶＋Mg2Si。

在冷却时，由液相先析出α铝，随着铝的析出，液相成分变至二元共晶线，发生共晶反应L→α铝＋Si。由于A356的含Si量仅为7％，所以，在液相成分没达到三元共晶点时，液相消失，凝固完毕。凝固后的组织为初生α＋（α＋Si）共晶。凝固后，含有Si和Mg元素的铝固溶体，在继续冷却过程中析出Si和Mg2Si。室温下的组织为初生α铝＋（α＋Si）共晶＋Mg2Si。在冷却速度较快的铸造过程中，次生相Si和Mg2Si弥散细小不易分辩，而表现出如图3所示的α＋（α＋Si）共晶。在实际铸造条件下，即在非平衡凝固的条件下，除基本相外，还可出现少量α＋Mg2Si＋Si三元共晶体和杂质铁等构成的杂质相和一些复杂的多元共晶相。杂质相主要有α（Fe3SiAl12）、β（Fe2Si2Al9）和Al8FeMg3Si6。这些针状杂质相会破坏基体的连续性，严重地影响着合金的性能，特别是材料的塑性和冲击韧性。这种形态对材料的力学性能有很坏的影响，不采取相应的措施，改变硅相的形态分布，材料是很难有实用的价值。

熔体组织处理

熔体组织处理是在铝合金熔炼过程中所进行的变质处理和晶粒细化处理的统称。为了获得良好的性能综合，A356合金在熔炼中必须进行变质处理和细化晶粒处理。

1. A356合金的变质处理

A356合金含有7％左右的硅相，硅主要以共晶硅的形态存在于基体中。在没有处理的合金中，硅相是以片条状的形态分布在铝基体上，片条状的脆性硅相会破坏铝基体的连续性，严重影响合金的力学性能，特别是它的塑性和冲击韧性。A356合金的变质处理是通过加入一些微量元素来改善该合金中硅相的形状、大小和分布，从而，有效地把片条状硅相对性能的不利影响降低到最低程度。

Al-Si合金的变质现象是1920年法国的A.Pacz发现的。向Al-Si合金熔体中加入少量的钠可使共晶硅相形态大小发生很大变化，使原片状硅球化和纤维化，有效地改善了合金的力学性能，使这种原来无法在工业上应用的合金一跃变成可广泛应用的有良好的综合性能的铸造合金。但钠变质在长期工业应用过程中发现有过早衰退失效的问题，钠的变质效果只能维持几十分钟，使其应用很不方便，变质的稳定性很差。使人们开始了长效变质剂的开发研究。

A356合金的变质，目前主要是采用锶（Sr）变质。锶变质有很好的长效性，可使变质效果维持长达5~8小时。正因为这特性，在目前的铝轮毂铸造生产中，普遍应用这种变质方法。但研究表明，锶的加入加大了铝熔液的吸气性。因此在熔炼工艺中，必须采取相应的措施，来防止合金的吸气。

2. A356合金的细化晶粒处理

生产实践已证明，组织的细化可有效改善合金的性能。合金的晶粒细化处理，其基本原理是向合金熔体加入少量能形成异质形核的物质，在熔体内产生大量的结晶核心，使合金在

凝固时获得细小的晶粒。对A356合金而言，组织的细化主要是指合金的基体－α铝固溶体的晶粒细化。通常在A356合金熔炼时，加入少量的Ti和B。利用钛与铝形成的Al3Ti能作为α铝固溶体的结晶核心，起到异质核心作用，细化铝合金组织。

热处理强化

镁和硅在铝中的固溶体随温度的变化，其Mg2Si固溶度有很大的变化。这种特性使A356合金有很好的热处理强化的可能。在工业上可以通过淬火时效热处理（一般用T5规范）来实现热处理强化。

α＋Mg2Si＋Si共晶体的熔点是550℃，所以，A356合金的淬火温度应为低于该温度的535℃。在该温度下，经过30分钟，Mg2Si相就已完全溶入固溶体中了。根据生产实际情

况，由于铸件组织的不均匀，通常要求保温时间不小于2小时。淬火可在冷水中进行，也可根据零件的壁厚和复杂程度决定在热水（70℃~100℃）中淬火。最常用的时效规范是淬火后加热到150℃~160℃保温3~5小时。提高温度或延长保温时间都会显著降低A356合金的塑性。

研究表明，在时效过程中，Mg和Si从铝中析出是按以下方式进行：

1. 最初原子按照镁原子和硅原子相互接近的方向迁移，并重新组合形成过渡相β＇，在固溶体内这种原子的重新组合，往往导致晶体点阵的畸变。

2. 继而β＇过渡相形核，形成具有六方点阵的β＇相。由于该相与母体点阵无共格关系，晶体点阵的畸变导致大量位错的积聚，这就是淬火时效使A356合金强化的原因。

3. 进而，形成六方点阵的稳定的β-M g 2S i 相。在较低的时效温度下时效时，固溶体析出稳定的β-M g 2S i 相进行得很慢，但在高温下（在3 0 0 ℃）只需3 0 m i n 就全部析出了。

在时效时析出的Mg2Si相质点是很小的，即使在300℃高温时效时，Mg2Si相的质点尺寸也仅为几百个纳米。因此，对于A356合金而言，它的强化相一般的显微镜下很难观察到。

轮毂用A 3 5 6 合金熔炼的特点

汽车轮毂是关系到汽车安全的关键零件，对汽车轮毂用材的力学性能有很苛刻的要求。不仅要有足够的强度，还要有很好的塑性和冲击韧性。与此同时，对铝轮毂铸件的内部冶金质量也有很高的要求。从而，大大提高了做铝轮毂的材质要求。因此，也就对轮毂用的A356合金的熔炼提出了很高的要求。归纳下来，有以下几个方面的要求：

1. 对汽车轮毂用的A356合金而言，其化学成分，特别是对其杂质含量的控制有很严格的要求。提供给做轮毂的A356合金锭，必须按A356.2标准来要求。对含铁量而言，要控制在0.12%以下，其他杂质，如Cu、Zn、Pb、Ca等都有非常低的控制范围。这对熔炼的成分控制提出了非常高的要求。由于对铝轮毂铸件的内部冶金质量有很高的要求（针孔度要求达到一级，不允许有氧化夹杂、缩松、裂纹等任何缺陷等），因此对铸造用铝熔液的冶金质量提出了苛刻的要求。如熔液的含氢量、净化程度等都要有严格的控制。

2. 为了使轮毂铝获得好的综合性能，因此对A356合金的铝熔液的熔体组织处理也提出了特殊的要求。无论是硅相的变质处理，还是α铝固溶体的晶粒细化处理都必须做到较高的标准。正因为有这样苛刻的要求，也就突显出A356合金熔炼的特点。配制A356合金的原材料的选择是熔炼合格A356合金的第一关口。无论是原料化学成分（包括其主要合金元素和各种杂质元素的含量），还是原料的冶金质量（无论是含气量还是杂质含量）都必须严格按要求控制。特别是想用废弃铝来炼制汽车轮毂用A356合金，在这方面的控制就更为重要，建立废弃铝分选的质量控制体系就是势在必行，它是保障生产出合格的A356合金的第一环。

必须严格控制熔炼过程中的二次污染，这是生产汽车用轮毂铝A356合金的第二特点。实践表明，铝液的品质在很大程度上将取决于该合金的熔炼过程有无二次污染，特别是要求极高的汽车轮毂用铝液。有效防止在熔炼过程中铝液与炉衬、炉气的反应，控制熔炼过程中的增铁、夹杂和元素的烧损，解决熔炼过程中铝液的吸气和氧化等问题将是生产这种高品质汽车轮毂用A356合金的熔炼技术核心要点。

配制最有效的熔体处理工序，在A356合金熔炼过程中，是又一个特点。这也许会提高些处理成本，但它是必须的。熔体的处理有两部分：熔体的净化处理和熔体组织控制处理。

净化处理是将熔液的含氢量和氧化夹杂量控制在最低程度；熔体组织控制是采用有效的变质处理和细化晶粒处理来优化合金组织，改善合金组织性能。在A356合金的熔炼中，为了保证其冶金质量的要求，通常都是配以最有效的熔体处理工序来完成其熔炼工序的。开发高效、优质、无污染铝合金熔体净化变质处理技术，将是实现废弃铝优质再生用于生产汽车轮毂铝

工程中要攻克的技术难关。

随着人类社会的发展，以汽车为代表的运输工具，越来越成为人们生活必不可少的组成部分。汽车工业必将随之出现迅猛发展。由于汽车的轻量化、节能等方面的要求，铝轮毂在汽车上的应用比例越来越高。轮毂铝的需求量也必然越来越大。轮毂铝在我国的生产几乎100％是用原生铝来配制的。据笔者所知，我国还没有一家生产汽车轮毂铝的企业是用废弃铝来生产的。大批的废弃汽车轮毂铝只能重熔，降级使用，造成了资源的浪费和经济的损失。开发研究技术实现用废弃铝再生生产能满足汽车轮毂性能要求的轮毂铝，以减少汽车轮毂生产对原生铝的依赖，一方面，为减少自然资源的消费，降低能耗和成本作出了贡献，另一方面，也为提高再生铝自身的使用价值，拓展应用领域，增加效益，指出了方向。相信，在我们大家的共同努力下，用废弃铝生产汽车轮毂铝A356合金，必将会大大地向前迈进一步。

百度了一下sabertooth 是剑齿虎的意思 。
车长6.7米，宽2.36米，高3米，越野性能优越，适用于执行反恐处突、缉毒抓捕等任务。该车是用福特F550车改装而成，价值140多万元人民币，自重9吨，车身采用进口防弹材料制作，重叠式的防弹结构、大尺寸越野防弹轮胎配合两件式铝合金轮毂，越野性能强悍，即使四个轮子全被扎破也能安全行驶50－80公里。
车辆配备10缸发动机，最高时速可达130公里/小时，续行能力可达700公里。车辆装有搜索灯、催泪炮、升降照明灯、声波驱散器、电动绞盘等装置，全方位红外摄录系统，车内可容纳10名特战队员，可在短时间内在任意角度向活动目标射击，是用于防暴、反恐使用的非杀伤性防暴武器。

2010-07-21   |   

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板料对各种冲压成形加工的适应能力称为板料的冲压成形性能。具体地说，就是指能否用简便地工艺方法，高效率地用坯料生产出优质冲压件。冲压成形性能是个综合性的概念，它涉及到的因素很多，其中有两个主要方面：一方面是成形极限，希望尽可能减少成形工序；另一方面是要保证冲压件质量符合设计要求。下面分别讨论。

(一)成形极限

在冲压成形中，材料的最大变形极限称为成形极限。对不同的成形工序，成形极限应采用不同的极限变形系数来表示。例如弯曲工序的最小相对弯曲半径、拉深工序的极限拉深系数等等。这些极限变形系数可以在各种冲压手册中查到，也可通过实验求得。

依据什么来确定极限变形系数呢？这要看影响成形过程正常进行的因素是哪些。冲压成形时外力可以直接作用在毛坯的变形区（例如胀形），也可以通过非变形区，包括已变形区（例如拉深）和待变形区（例如缩口、扩口等），将变形力传给变形区。因此，影响成形过程正常进行的因素，可能发生在变形区，也可能发生在非变形区。归纳起来，大致有下述几种情况：

1.属于变形区的问题

伸长类变形一般是因为拉应力过大，材料过度变薄，局部失稳而产生断裂，如 胀形、翻孔、扩口 和弯曲外区等的拉裂。压缩类变形一般是因为压应力过大，超过了板材的临界应力，使板材丧失稳定性而产生起皱，如缩口、 无压边圈拉深 等的起皱。

2.属于非变形区的问题

传力区 承载能力不够：非变形区 作为传力区时 ，往往由于变形力超过了该传力区的承载能力而使变形过程无法继续进行。也分为两种情况：

1)拉裂或过度变薄；例如拉深是利用已变形区作为拉力的传力区，若变形力超过已变形区的抗拉能力，就会在该区内发生拉裂或局部严重变薄而使工件报废。

2)失稳或 塑性镦粗 ： 例如扩口和 缩口工序是利用待变形区作为压力的传力区，若变形力超过了管坯的承载能力，待变形区就会因失稳而压屈，或者发生塑性镦粗变形 。

非传力区在内应力作用下破坏 ：非变形区不是传力 区时，由于变形过程中金属流动的不均匀性，也可能产生过大的内应力而使之破坏。根据发生问题的部位不同，可分为：

1)待变形区拉裂或起皱：例如在盒形件的后续拉深工序中，待变形区金属流入变形区的速度不一致，靠直边部分流入速度快，角部金属流入速度慢。在这两部分金属的相互影响下，直边部分容易发生拉裂，角部则容易沿高度方向压屈起皱。

2)已变形区拉裂或起皱：如薄壁件反挤时，若金属从变形区流到已变形区的速度不均匀， 则速度 快的 部位易因受 附加压应力而起皱，速度慢的部位易受附加拉应力的作用而开裂。

综上所述，不论是伸长类还是压缩类变形，不论问题发生在变形区还是非变形区，其失稳形式无非两种类型： 受拉部位 发生缩颈断裂，受压部位发生压屈起皱。为了提高冲压成形极限，从材料方面来看，就必须提高板材的塑性指标和增强抗拉、抗压的能力。

(二)成形质量

冲压零件不但要求具有所需形状，还必须保证产品质量。冲压件的质量指标主要是厚度变薄率、尺寸精度、表面质量以及成形后材料的物理力学性能等。

金属在塑性变形中体积不变。因此，在伸长类变形时，板厚都要变薄，它会直接影响到冲压件的强度，故对强度有要求的冲压件往往要限制其最大变薄率。

影响冲压件尺寸和形状精度的主要原因是回弹与畸变。由于在塑性变形的同时总伴随着弹性变形，卸载后会出现回弹现象，导致尺寸及形状精度的降低。冲压件的表面质量主要是指成形过程中引起的擦伤。产生擦伤的原因除冲模间隙不合理或不均匀、模具表面粗糙外，往往还由于材料粘附模具所致。例如不锈钢拉深就很容易有此问题。

1.4.2板料冲压成形性能试验

(一)板料冲压成形性能试验方法

    板料冲压性能试验方法通常分为三种类型：力学试验、金属学试验（统称间接试验）和工艺试验（直接试验）。其中常用的力学试验有简单拉伸试验和双向拉伸试验，用以测定板料的力学性能指标；金属学试验用以确定金属材料的硬度、表面粗糙度、化学成分、结晶方位与晶粒度等；工艺试验也称模拟试验，它是用模拟生产实际中的某种冲压成形工艺的方法测量出相应的工艺参数。例如 Swift的拉深试验测出极限拉深比 LDR ； T ZP试验测出对比 拉深力的 T 值； Erichsen 试验测出 极限胀形深度 Er 值；K.W.I扩孔试验测出极限扩孔率λ等。下面仅对板材简单拉伸实验进行介绍。

(二)板材拉伸试验

板材的拉伸试验也叫做单向拉伸试验或简单拉伸试验。应用拉伸试验方法，可以得到许多评定板材冲压性能的试验值，所以应用十分普遍。

    由于试验目的不同，板材冲压性能评价用的拉伸试验方法和所得到的试验值均与为评定材料强度性能的拉伸试验有所不同。简单介绍如下 ：

图1.4.1 拉伸实验试样

    试验设备：拉力试验机（机械式或液压式）。

    试验时，利用测量装置测量拉伸力P与拉伸行程（试样伸长值）ΔL，根据这些数值作出s－d曲线。（图1.4.2）。试验可以得到下列力学性能指标：

图1.4.2 拉伸曲线

 1）屈服极限s_s或s_0.2；

2)强度极限s_b；

3）屈强比s_s/s_b；  

4）均匀伸长率d_u ；

5）总伸长率d；

6）弹性模数E；

7）硬化指数n；

8）厚向异性指数g 

1.4.3 板料力学性能与冲压成形性能的关系

板料力学性能与板料冲压性能有密切关系。一般来说，板料的强度指标越高，产生相同变形量所需的力就越大；塑性指标越高，成形时所能承受的极限变形量就越大；刚性指标越高，成形时抗失稳起皱的能力就越大。

对板料冲压成形性能影响较大的力学性能指标有以下几项：

1)屈服极限ss  屈服极限ss小，材料容易屈服,则变形抗力小，产生相同变形所需变形力就小，并且屈服极限小，当压缩变形时，屈服极限小的材料因易于变形而不易出现起皱，对弯曲变形则回弹小。

2)屈强比ss／sb    屈强比小，说明σs值小而σb值大，即容易产生塑性变形而不易产生拉裂，也就是说，从产生屈服至拉裂有较大的塑性变形区间。尤其是对压缩类变形中的拉深变形而言，具有重大影响，当变形抗力小而强度高时，变形区的材料易于变形不易起皱，传力区的材料又有较高强度而不易拉裂，有利于提高拉深变形的变形程度。

3)伸长率  拉伸试验中，试样拉断时的伸长率称总伸长率或简称伸长率d。而试样开始产生局部集中变形（缩颈时）的伸长率称均匀伸长率du。du表示板料产生均匀的或稳定的塑性变形的能力，它直接决定板料在伸长类变形中的冲压成形性能，从实验中得到验证，大多数材料的翻孔变形程度都与均匀伸长率成正比。可以得出结论：即伸长率或均匀伸长率是影响翻孔或扩孔成形性能的最主要参数。

4)硬化指数n   单向拉伸硬化曲线可写成s=Keⁿ，其中指数n即为硬化指数，表示在塑性变形中材的硬化程度。n大时，说明在变形中材料加工硬化严重，真实应力增加大。板料拉伸时，整个变形过程是不均匀的，先是产生均匀变形，然后出现集中变形，形成缩颈，最后被拉断。在拉伸过程中，一方面材料断面尺寸不断减小使承载能力降低，另一方面由于加工硬化使变形抗力提高，又提高了材料的承载能力。在变形的初始阶段，硬化的作用是主要的，因此材料上某处的承载能力，在变形中得到加强。变形总是遵循阻力最小定律，既“弱区先变形”的原则，变形总是在的最弱面处进行，这样变形区就不断转移。因而，变形不是集中在某一个局部断面上进行，在宏观上就表现为均匀变形，承载能力不断提高。但是根据材料的特性，板料的硬化是随变形程度的增加而逐渐减弱，当变形进行到一定时刻，硬化与断面减小对承载能力的影响，两者恰好相等，此时最弱断面的承载能力不再得到提高，于是变形开始集中在这一局部地区地行，不能转移出去、发展成为缩颈，直至拉断。可以看出，当n值大时，材料加工硬化严重，硬化使材料强度的提高得到加强，于是增大了均匀变形的范围。对伸长类变形如胀形，n值大的材料使变形均匀，变薄减小，厚度分布均匀，表面质量好，增大了极限变形程度，零件不易产生裂纹

5)厚向异性指数g

由于板料轧制时出现的纤维组织等因素，板料的塑性会因方向不同而出现差异，这种现象称塑性各向异性。厚向异性系数是指单向拉伸试样宽度应变和厚度应变之比,即：

g=e_b/e_t                                                (1.4.1)

式中  e_b、e_t——宽度方向、厚度方向的应变。

厚向异性指数表示板料在厚度方向上的变形能力，g 值越大，表示板料越不易在厚度方向上产生变形，即不易出现变薄或增厚,g 值对压缩类变形的拉深影响较大，当g值增大，板料易于在宽度方向变形，可减小起皱的可能性，而板料受拉处厚度不易变薄，又使拉深不易出现裂纹，因此g值大时，有助于提高拉深变形程度。

6）板平面各向异性指数∆g

板料在不同方位上厚向异性指数不同，造成板平面内各向异性。用∆g表示：

∆g=（g₀+g₉₀+2g₄₅）/2                  （1.4.2）

式中 g₀、 g₉₀、g₄₅——纵向试样、横向试样和与轧制方向成45°试样厚向异性指数。

∆g越大，表示板平面内各向异性越严重，拉深时在零件端部出现不平整的凸耳现象，就是材料的各向异性造成的，它既浪费材料又要增加一道修边工序。

1.4.4 常用冲压材料及其力学性能

冲压最常用的材料是金属板料，有时也用非金属板料，金属板料分黑色金属和有色金属两种。黑色金属板料按性质可分为：

1)普通碳素钢钢板  如Q195、Q235等。

2)优质碳素结构钢钢板  这类钢板的化学成分和力学性能都有保证。其中碳钢以低碳钢使用较多，常用牌号有：08、08F、10、20等，冲压性能和焊接性能均较好，用以制造受力不大的冲压件。

3)低合金结构钢板  常用的如Q345（16Mn）、Q295（09Mn2）。用以制造有强度要求的重要冲压件。

4)电工硅钢板  如DT1、DT2。

5)不锈钢板  如1Crl8Ni9Ti，1Cr13等，用以制造有防腐蚀防锈要求的零件。

常用的有色金属有铜及铜合金（如黄铜）等，牌号有T1、T2、H62、H68等，其塑性、导电性与导热性均很好。还有铝及铝合金，常用的牌号有L2、L3、LF21、LY12等，有较好塑性，变形抗力小且轻。

表1.4.1列出了部分常用金属板料的力学性能。

非金属材料有胶木板、橡胶、塑料板等。

冲压用材料的形状，最常用的是板料，常见规格如71031420和100032000等。对大量生产可采用专门规格的带料（卷料）。特殊情况可采用块料，它适用于单件小批生产和价值昂贵的有色金属的冲压。

板料按厚度公差可分为A、B、C  3种；按表面质量可分为 I 、 II 、 III 3种。

用于拉深复杂零件的铝镇静钢板，其拉深性能可分为ZF、HF、F 3种。一般深拉深低碳薄钢板可分为Z、S、P 3种。板料供应状态可为：退火状态M、淬火状态C、硬态Y、半硬（1／2硬）Y₂等。板料有冷轧和热轧两种轧制状态。

复习思考题 1

1-1  简述变形温度、应力状态对塑性和变形抗力的影响。

1-2 塑性变形的应力应变关系有什么特点？

1-3  板料的拉伸试验所测得的力学性能指标有哪些？这些指标对冲压成形性能有什么影响？

1-4 什么是伸长类变形？什么是压缩类变形？板料成形中哪些是伸长类变形？哪些是压缩类变形？如何划分？

1-5  材料的哪些力学性能对伸长类变形有重大影响？哪些对压缩类变形有重大影响？为什么？

1-6．    当s₁>s₂>s₃时，利用全量理论和体积不变定律进行分析：

（1）当s₁是拉应力时，e₁是否是拉应变？

（2）当s₁是压应力时，e₁是否是压应变？

          (3)每个主应力方向与所对应的主应变方向是否一定一致？

    但我们最终可能——只是可能——即将看到氢燃料时代的降临。未来几年，几乎所有厂商都准备推出以氢为动力的车型。丰田（Toyota）一直与宝马（BMW）在燃料电池技术上有合作，它将在11月的东京汽车展上发布一款新的氢燃料电池车。这款车尚未命名，将在2015年销售，标签价预计会低于70,000美元左右的Tesla S电动汽车。从2015年起，现代（Hyundai）将在美国出租1,000辆基于途胜（Tucson）跨界车生产的氢燃料汽车。雷诺（Renault）和日产（Nissan）已经宣布，与戴姆勒（Deimler）、福特（Ford）建立合作伙伴关系，共同分担燃料电池汽车的研发成本。这些车可能最快将在2017年面世。通用汽车与本田（Honda）在7月份宣布，将组建一家高科技合资企业，在2020年量产氢燃料汽车。本田还将发布它的新一代燃料动力汽车Clarity，将于2015年在加州限量出租。

    是什么促成了这些动作？一个愤世嫉俗的观点是汽车业不过是在忙着达到加利福尼亚州严格的空气监管规定：到2025年，主要汽车厂商新售汽车的22%必须为零排放汽车或插电混合动力汽车。Lux Research公司的高级分析师凯文•希说：“电动车销售不能合乎预期，汽车公司为了满足加州的标准正寻找新的赌注。”

    这话也许没错。但燃料电池的支持者有很好的理由感到乐观：氢近乎是既经济又环保。氢燃料电池的价格已经大幅下降，驾驶里程与可靠性都有所提高。美国能源部在去年年底发布的一份历时7年研究报告称，汽车厂商有能力实现让车一次加满氢燃料后行驶254英里（约408.8千米），足可有效克服对里程问题。（给一辆氢汽车加满燃料需要3分钟。）眼下，氢燃料的单位成本是汽油的两到三倍，但由于燃料电池的效率是汽油发动机的两倍，所以氢燃料只是略贵于汽油。能源部的报告认为，达到一定规模后，氢燃料的成本可能很快就能低于汽油。

    环保是燃料电池最给力的一面。燃料电池的工作原理是分离氢气中的电子，从而产生电流，安静和干净地驱动电动机。燃料电池车的尾气管仅排放少量水蒸汽。能源部称，总体上，燃料电池车排放的温室气体比汽油车低30%到50%。（燃料电池车为零排放，但生产氢燃料本身确实会产生排放，因为需要大量能源将氢气从天然气中提取出来。天然气目前是提取氢气最常用的原料。）

    但是，燃料汽车目前仍然面临着的最大挑战一直以来都没有得到解决，那就是缺乏基础设施。美国现在只有寥寥几座氢燃料。丰田汽车美国销售公司（Toyota Motor Sales USA）的战略规划部门副总裁克里斯•霍斯泰特说：“我们的问题是鸡和蛋的问题。路上没有足够的多汽车，企业家就不想给氢燃料站投资。除非有很多地方可以加注燃料，否则汽车厂商就不会大量销售燃料电池汽车。”

    加州前州长阿诺德•施瓦辛格在2004年试图解决这个问题：他勾勒了建设加利福尼亚州氢燃料高速路网络的愿景。他的目标是到2010年建设250个氢燃料加注站，实现20,000辆氢燃料汽车上路的目标。然而，现在距州长的最后期限已经过了3年，加利福尼亚州燃料电池合作伙伴协会（California Fuel Cell Partnership）统计，加州只有9座公共氢燃料站，另有19座在建，氢燃料汽车也不过数百辆。

    相比之下，美国现在保有将近2.5亿俩汽油车，汽油站有17万座。建设一座新的氢燃料站需花费300万美元。据粗略计算，要替换全部汽油，需要花费5,120亿美元，约等于整个瑞典的国民生产总值。

    汽车业希望的是一个渐进的过程。加利福尼亚州燃料电池合作伙伴协会发言人凯思•马龙解释说，加利福尼亚州今年将向企业提供2,000万美元，作为建设新氢燃料加注站的资金。马龙说：“如果加州在未来数年内在氢燃料汽车的早期使用者生活的区域内开设100座左右的氢燃料站，就是足以达到让私营企业接手这项产业的临界点。”2000万美元的补贴足够在今年开站最多20座氢燃料站。不过，到目前为止，还不清楚这2,000美元是否会足额支用。

    和很多绿色行动一样，加州看来似乎不得不牵头行动。能源部在过去10年已经投了15亿美元用于燃料电池和氢燃料的研发，美国政府却不向Air Products & Chemicals、Linde等主要氢燃料生产商提供激励，在全美建设更多加注站。

    美国已经有了在又一项绿色技术上落后的危险（它可能会像美国的太阳能制造商那样快速衰落）。德国已决心兴建50座新的燃料加注站，日本要建100座。会不会落后，很大程度上取决于美国政府能否确保氢燃料在美国不再永远是未来的燃料。

 1）从控制方法上看，电器控制系统控制逻辑采用硬件接线，利用继电器机械触点的串联或并联等组合成控制逻辑，其连线多且复杂、体积大、功耗大，系统构成后，想再改变或增加功能较为困难。另外，继电器的触点数量有限，所以电器控制系统的灵活性和可扩展性受到很大限制。而PLC采用了计算机技术，其控制逻辑是以程序的方式存放在存储器中，要改变控制逻辑只需改变程序，因而很容易改变或增加系统功能。系统连线少、体积小、功耗小，而且PLC所谓“软继电器”实质上是存储器单元的状态，所以“软继电器”的触点数量是无限的，PLC系统的灵活性和可扩展性好。

   2）从工作方式上看，在继电器控制电路中，当电源接通时，电路中所有继电器都处于受制约状态，即该吸合的继电器都同时吸合，不该吸合的继电器受某种条件限制而不能吸合，这种工作方式称为并行工作方式。而PLC的用户程序是按一定顺序循环执行，所以各软继电器都处于周期性循环扫描接通中，受同一条件制约的各个继电器的动作次序决定于程序扫描顺序，这种工作方式称为串行工作方式。

  3）从控制速度上看，继电器控制系统依靠机械触点的动作以实现控制，工作频率低，机械触点还会出现抖动问题。而PLC通过程序指令控制半导体电路来实现控制的，速度快， 程序指令执行时间在微秒级，且不会出现触点抖动问题。

 4）从定时和计数控制上看，电器控制系统采用时间继电器的延时动作进行时间控制，时间继电器的延时时间易受环境温度和温度变化的影响，定时精度不高。而PLC采用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，定时范围宽，用户可根据需要在程序中设定定时值，修改方便，不受环境的影响，且PLC具有计数功能，而电器控制系统一般不具备计数功能。

  5）从可靠性和可维护性上看，由于电器控制系统使用了大量的机械触点，其存在机械磨损、电弧烧伤等，寿命短，系统的连线多，所以可靠性和可维护性较差。而PLC大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，其寿命长、可靠性高，PLC还具有自诊断功能，能查出自身的故障，随时显示给操作人员，并能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。