NiTi形狀記憶合金微觀力學(xué)行為的實驗研究.pdf

1、目前對于形狀記憶合金材料的研究，一方面集中于熱處理對馬氏體相變與超彈性的影響，但對于熱處理對其力學(xué)性能的影響尤其是彈性模量變化的研究相對較少;另一方面集中于對理論模型、有限元模擬、應(yīng)力-應(yīng)變等力學(xué)行為的影響因素、微觀結(jié)構(gòu)演化觀察的研究，但對于形狀記憶合金材料在受力后其全場特別是微觀全場變形的定量測量和變形機制的研究稍顯不足，因此，本文對NiTi形狀記憶合金在熱處理后力學(xué)性能的變化及NiTi形狀記憶合金微觀全場變形的定量測量進行了研究。數(shù)

2、字圖像相關(guān)方法(DIC)通過對試件變形前后的圖像進行相關(guān)處理得到其表面的位移和應(yīng)變場，是一種非接觸的實時全場變形測量方法，已經(jīng)成為當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的光學(xué)測量技術(shù)之一。散斑作為數(shù)字圖像相關(guān)方法必要的變形載體，散斑質(zhì)量會對其測量精度產(chǎn)生重要的影響。對于NiTi合金而言，即使經(jīng)過較高溫處理后其晶粒尺寸也只有70-80μm，因此要研究NiTi形狀記憶合金的微觀力學(xué)行為就要制作更合適的微納米級散斑。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴分析了不同熱處

3、理工藝對該合金彈性模量、泊松比、屈服強度以及抗拉強度等力學(xué)參數(shù)的影響。同時，通過金相顯微鏡觀察不同熱處理試件的微觀組織并估算了晶粒大小，分析了晶粒大小及相變對NiTi合金力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明，對NiTi合金進行850℃固溶處理1h，550℃時效處理6h的熱處理工藝后，其力學(xué)性能參數(shù)均有較大提高，這為NiTi合金的熱處理工藝參數(shù)選取提供了實驗依據(jù)。⑵介紹了數(shù)字圖像相關(guān)方法的發(fā)展及基本原理，研究其變形載體微納米散斑的制作工藝，在基于

4、離心甩膠微散斑制作技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化散斑顆粒粒徑，研究了粉末與環(huán)氧配比、離心速度、離心固化時間、甩膠速度和甩膠時間對微散斑質(zhì)量的影響，得到了最優(yōu)散斑制作工藝參數(shù)，成功制得顆粒粒徑更小、更適宜對NiTi合金晶粒及晶界進行變形測量的微散斑，并通過與粘貼應(yīng)變片法測量彈性模量進行對比，驗證了該微散斑的準(zhǔn)確性。⑶通過超景深顯微鏡下的數(shù)字圖像相關(guān)變形測量技術(shù)，研究了NiTi形狀記憶合金的晶體力學(xué)行為和微觀斷裂力學(xué)行為，為形狀記憶合金微觀理論模型