形狀記憶合金的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能研究.pdf

1、形狀記憶合金是一種能夠在溫度和應(yīng)力作用下發(fā)生相變的材料。由于具有獨(dú)特的形狀記憶效應(yīng)、相變偽彈性、鐵彈性等特殊功能，近年來日益受到人們巨大的關(guān)注，并迅速在工業(yè)、國(guó)防、儀表和醫(yī)療領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。
　　采用材料試驗(yàn)機(jī)和SHPB實(shí)驗(yàn)技術(shù)對(duì)NiTi形狀記憶合金在不同初始溫度(288K～873 K)和應(yīng)變率（5×10-42.3×103s-1）下的壓縮力學(xué)行為進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明:馬氏體狀態(tài)下的NiTi合金的力學(xué)行為對(duì)應(yīng)變率的變化敏感;

2、相變和位錯(cuò)屈服應(yīng)力隨著應(yīng)變率的增加而增加;相變和位錯(cuò)應(yīng)變硬化率并不隨應(yīng)變率的增加而變化;應(yīng)力應(yīng)變曲線的可逆非彈性變形前的彈性模量的數(shù)據(jù)點(diǎn)比較分散，但總體趨勢(shì)是隨著應(yīng)變率的增加而略有增加，而位錯(cuò)塑性變形前的彈性模量隨應(yīng)變率的增加而迅速增加;奧氏體狀態(tài)下的NiTi合金隨著實(shí)驗(yàn)溫度的升高，無論是應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變應(yīng)力還是奧氏體相屈服應(yīng)力都逐漸下降，材料表現(xiàn)出溫度軟化效應(yīng)。從超彈性溫度范圍內(nèi)的卸載曲線中觀察到了應(yīng)力誘發(fā)馬氏體到奧氏體的逆轉(zhuǎn)變。<

3、br>　　使用輕氣炮實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)NiTi合金進(jìn)行了一維應(yīng)變條件下的沖擊壓縮實(shí)驗(yàn)，得到了NiTi合金的層裂強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)沒有觀察到彈性波，也就是說，沒有發(fā)現(xiàn)雙波結(jié)構(gòu)。
　　利用掃描顯微鏡對(duì)壓縮后的試樣進(jìn)行了微觀分析。準(zhǔn)靜態(tài)試樣的破壞為沿450的剪切方向破壞。NiTi合金在一維應(yīng)變條件下受到?jīng)_擊壓縮發(fā)生層裂時(shí)，斷裂機(jī)理是韌性孔洞聚合形成沿晶開裂和穿晶斷裂相混合的斷裂機(jī)制。
　　作為一種智能材料，形狀記憶合金本構(gòu)關(guān)系的研究對(duì)其應(yīng)用和發(fā)展

4、至關(guān)重要。本工作在U-6％Nb合金增量型本構(gòu)模型基礎(chǔ)上，通過修正函數(shù)表達(dá)式，建立了受包括彈性、晶體重取向（孿晶或退孿晶）、相變和塑性影響的NiTi合金本構(gòu)模型，給出了本構(gòu)模型參數(shù)。基于材料的相圖確定了相變和重取向的非彈性應(yīng)變。本構(gòu)模型得到了馬氏體轉(zhuǎn)變和重取向的影響。采用的相圖是根據(jù)溫度、靜水壓和剪切應(yīng)力來定義的。本構(gòu)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好，證明了本構(gòu)模型具有獲得材料相應(yīng)物理響應(yīng)的能力。同樣，我們的試驗(yàn)結(jié)果也證明了在不同溫度時(shí)低