新型β鈦基形狀記憶合金的低周疲勞行為研究.pdf

1、新型β鈦基形狀記憶合金具有對人體無潛在毒性、優(yōu)異的超彈性和優(yōu)良的生物相容性，作為植入體材料在生物醫(yī)用領域有著極大的應用潛力。深入研究β鈦基形狀記憶合金低周疲勞性能以及顯微組織對其疲勞性能的影響，并進一步探討和分析在交變載荷作用下β基形狀記憶合金馬氏體相變過程，裂紋擴展與馬氏體相變之間的交互作用及其機理，為推進該類合金實用化具有重要意義。本文以具有優(yōu)異超彈性能的Ti-7.5Nb-4Mo-2Sn形狀記憶合金為研究對象，利用數字圖像相關技術對

2、β基形狀記憶合金變形進行原位觀察，并研究其變形特性；對循環(huán)載荷作用下該合金的疲勞壽命進行了評估，分析了疲勞變形過程中顯微組織、彈性模量和超彈性能變化規(guī)律；最后對裂紋擴展過程和裂紋尖端應變場動態(tài)演變過程進行DIC原位觀察，分析α、β相界對裂紋擴展影響機理。
　　主要研究內容和結論如下：
　?。?）對Ti-7.5Nb-4Mo-2Sn合金在室溫下進行扎制，在600℃到800℃下對合金進行退火處理，對不同退火溫度下合金的顯微組織、力

3、學性能和變形特性進行研究，結果表明：α→β相的相轉變點在700℃與800℃之間。700℃和800℃合金在室溫下表現(xiàn)超彈性能。其中700℃處理得到的合金因其細小的組織結構和α相強化作用，表現(xiàn)出更加優(yōu)異的超彈性能。馬氏體相變起源于樣品表面，然后向樣品內部擴展，且擴展不均勻，向有利于馬氏體相變的晶粒中擴展。
　?。?）對不同退火溫度處理后的800℃退火處理后的Ti-7.5Nb-4Mo-2Sn合金的低周疲勞壽命進行測試，結果表明：合金表現(xiàn)

4、出比700℃處理后合金更高的疲勞壽命。形狀記憶合金反復變形過程馬氏體相變釋放熱量，合金溫度升高，促進了β→α和β→ω相變過程。疲勞變形過程中，合金發(fā)生了先軟化后硬化現(xiàn)象。合金軟化是由于孿生合并引起的；合金后來硬化是由于疲勞次數的增加，α和ω兩相含量越來越高的緣故。
　?。?）采用數字圖像相關方法（DIC）對Ti-7.5Nb-4Mo-2Sn合金在加載過程中裂紋擴展過程和裂紋尖端應變場進行原位觀察。研究表明：相同加載速率下，與800℃