NiTi形狀記憶合金微觀力學(xué)行為的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、目前對(duì)于形狀記憶合金材料的研究，一方面集中于熱處理對(duì)馬氏體相變與超彈性的影響，但對(duì)于熱處理對(duì)其力學(xué)性能的影響尤其是彈性模量變化的研究相對(duì)較少;另一方面集中于對(duì)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(duì)于形狀記憶合金材料在受力后其全場(chǎng)特別是微觀全場(chǎng)變形的定量測(cè)量和變形機(jī)制的研究稍顯不足，因此，本文對(duì)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(chǎng)變形的定量測(cè)量進(jìn)行了研究。數(shù)

2、字圖像相關(guān)方法(DIC)通過對(duì)試件變形前后的圖像進(jìn)行相關(guān)處理得到其表面的位移和應(yīng)變場(chǎng)，是一種非接觸的實(shí)時(shí)全場(chǎng)變形測(cè)量方法，已經(jīng)成為當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的光學(xué)測(cè)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(huì)對(duì)其測(cè)量精度產(chǎn)生重要的影響。對(duì)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(jí)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(duì)該合金彈性模量、泊松比、屈服強(qiáng)度以及抗拉強(qiáng)度等力學(xué)參數(shù)的影響。同時(shí)，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(duì)NiTi合金力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明，對(duì)NiTi合金進(jìn)行850℃固溶處理1h，550℃時(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)間、甩膠速度和甩膠時(shí)間對(duì)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(duì)NiTi合金晶粒及晶界進(jìn)行變形測(cè)量的微散斑，并通過與粘貼應(yīng)變片法測(cè)量彈性模量進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)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(cè)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