在现代工业领域,提高轻合金板材成形性能研究成为板料成形技术的前沿问题之一。板材的成形性能与成形过程的应力状态密切相关,通过向板材施加法向压力,可以削弱板材微观结构受拉状态,抑制材料内部裂纹的产生和发展,是提高板材塑性的一种有效方法。半固态的粘性介质具有易于密封、可完全包络变形板材表面的特点,产生作用于整个变形区域的高压,可以充分发挥法向压力对板材成形性的提高作用,从而达到提高板材成形性的目的。本文提出板材粘性介质双向压力胀形方法,针对板材粘性介质双向压力胀形中的关键问题开展深入系统的研究,为板材双向压力成形技术的发展和应用奠定基础。首先,基于应力成形极限准则给出的考虑法向应力影响的板材应变成形极限预测模型——成形极限提高因子,针对制约法向应力提高板材成形性的几种因素,通过对板材双向压力胀形过程进行解析分析,建立理想法向压力加载曲线。结果表明,所需法向压力加载曲线与材料真实应力-应变曲线密切相关,据此提出可调压力的法向压力加载试验方法——覆层板粘性介质压力胀形和板材双侧加载粘性介质压力胀形。其次,在理论分析基础上选择Al1060作为目标板材,1Cr18Ni9Ti作为覆板材料进行了包括无覆板铝板、有覆板(板间有润滑)和有覆板(板间无润滑)铝板的三组粘性介质压力胀形试验。然后根据覆层板粘性介质压力胀形试验确定法向压力加载范围,以Al1060作为目标板材进行了不同背压大小的双侧加载粘性介质压力胀形试验研究。通过试验研究分析比较了不同法向压力加载条件和界面摩擦条件对板材极限胀形高度、几何形状和应变分布的影响。随后,对板材双向压力胀形过程进行有限元分析,研究法向压力加载方式对板材变形行为的影响。对于施加覆板的粘性介质压力胀形,通过改变覆板材料的强度系数K值和硬化指数n值改变覆板提供的法向压力大小和分布特征,分析法向压力大小与分布对板材变形行为的影响规律;通过改变层叠板材之间界面摩擦系数分析法向压力接触条件对板材变形行为的影响。对于板材双向加载粘性介质压力胀形过程,分析了背压大小、加载速度、粘性介质切向粘附力和粘性介质性能对板材变形行为的影响,着重分析了粘性介质向板材提供压力场不均匀分布的原因及其影响因素。为揭示法向应力提高板材塑性的原因,用扫描电子显微镜(SEM)对无覆板和有覆板铝板胀形件断口形貌进行观察,用光学金相显微镜和透射电镜对材料的微观组织、位错组态和亚晶进行了对比分析,然后还利用粘性介质压力胀形试验对有覆板胀形件的力学性能进行评测。研究结果表明,法向应力通过抑制空洞沿板材壁厚方向的扩展和连接,大幅度提高板材极限塑性变形能力,有覆板铝板胀形件变形到一定程度后通过发生回复释放变性能,减小晶界及晶胞内部的位错密度,使微裂纹难以在晶界处形成,改善了变形微观组织,削弱了力学性能的各向异性。最后,利用现有细观力学模型计算了胀形试件断裂位置空穴尺寸和空穴体积百分比的变化规律,并通过与SEM观测结果进行对比对三维应力条件下空穴扩张模型提出了改进要求。对Al10060不同韧性断裂模式所对应的应力三轴度区域进行划分。利用实验与数值模拟相结合的方法在( )εf ?σmσ空间内建立成形极限曲线,并给出损伤因子模型,根据该模型对覆层板粘性介质压力胀形和板材双侧加载粘性介质压力胀形的成形极限进行了预测并与试验结果进行了比较,结果表明,该模型能够准确预测双向压力作用下板材的成形极限,包括破裂位置和极限胀形高度。