镍钛形状记忆合金热机械循环变形行为试验研究.pdfVIP

第30卷第1期 四川理工学院学报(自然科学版) VoL30 No．1 垫!Z±兰旦 !!竺竺!!坚坠!竺竺坚旦i：：翌业垡兰!垫翌!!垄三翌盘竺!巫里墨l盟坐丝i!i!旦!!垦!坐!翌21生垫!： 文章编号：1673—1549f2017)01旬065旬5 镍钛形状记忆合金热机械循环变形行为试验研究 姜晗1，一，徐祥1，一，王莅辰1…，阚前华1”，康国政12 (1．应用力学与结构安全四川省重点实验室，成都6l0031；2．西南交通大学力学与工程学院，成都610031) 摘要：镍钛形状记忆合金在应用过程中，不可避免地承受热机械循环载荷作用，进而导致材料的 结构性和功能性疲劳失效。热力学循环变形试验在自主开发的热机械循环试验平台上开展，并实时采 集力、位移和温度信号，提取循环应力、应变和温度演化曲线，研究热机械循环变形对形状记忆效应的劣 化作用。试验结果表明：机械循环载荷将轻微降低镍钛形状记忆合金在升温过程中的应变回复能力；同 时，形状记忆效应随着热机械循环和温度循环次数的增加出现显著劣化。研发的热机械循环变形试验 平台可用于揭示镍钛形状记忆合金功能性退化机理，为进一步对形状记忆合金器件的性能评估提供有 益参考。 关键词：形状记忆合金；热机械循环；形状记忆效应；循环变形 中图分类号：TGl39．6 文献标志码：A 钛形状记忆合金的回复应变、应力诱发马氏体的临界应 引言 力以及马氏体相变温度的影响；suresh等口1采用电子回 镍钛形状记忆合金(sMA)具有独特的超弹性、形状散衍射研究了富镍镍钛形状记忆合金在热循环和热机 记忆效应以及生物相容性，因此广泛应用于微机电系 械循环过程微观组织的变化；Abbasi等∞1通过实验评价 统、生物医学、机械和土木工程等领域。镍钛形状记忆 了冷轧退火中的热机械处理对纳米结构形状记忆合金 合金在应用过程中，不可避免的热机械循环变形行为会 的微观结构和形状回复的影响；saikrishna等¨1发现，热 引起合金的疲劳甚至是失效。为此，国内外学者开展了 机械循环中奥氏体残余变形和回复应变发生变化，这些 广泛研究。例如，在热机械循环方面，Miyazaki等¨。首先 变化在最初的几个周期是显著的，并在一定的循环周次 对镍钛合金丝的循环变形行为进行了研究，揭示了循环 下达到稳定状态；Li等伸。发现，在热机械循环初始的200 载荷对相变应力和残余应变等均产生很大的影响； 周期内，镍钛记忆合金丝的回复应变和疲劳寿命发生显 Nemat—Nasser和Guo嵋1研究了在不同应变率和温度下， 著变化，在随后的循环里，回复应变逐渐趋于稳定；Bo和 镍钛形状记忆合金的超弹性和循环变形响应特征；在热 La90udas∽1对多晶镍钛形状记忆合金在循环热诱导的相 机械循环方面，罗洪艳等”1采用了四种典型的热机械循 变周期进行了研究，在循环100～300圈，合金的性能逐 环训练方法获取具有双程形状记忆效应的镍钛合金丝， 渐稳定，当循环超过2000圈时，塑性应变继续开始积 从双程形状回复量、高温相形状、低温相形状和相变温 累；此外，Kang和Song¨叫通过实验对纯粹的机械和热机 度的变化等方面系统研究了训练方法对双程形状记忆 械疲劳特性的合金进行了概述，并提出了建设的疲劳失 效应训练效果的影响；谭冀等‘41研究了热机械循环对镍 效模型；Tadayyon等。11。研究了退火对富钛镍钛形状记忆 收稿日期：2016旬3-3l 基金项目：国家自然科学基金11572265)；国家大学生创新训练项目(201510613053) 66 四川理工学院学报(自然科学叛) 合金的显微组织演变与力学性