温度和应变率对钛镍合金超弹性行为的影响之研究

摘要

TiNi形状记忆合金作为新型的功能材料，由于强度高、塑性大、耐腐蚀性好等许多优良的性能而在航空航天、医药卫生等领域中得到了广泛的应用。但是，国内外对于该合金的动态力学行为特别是大变形超弹性行为的研究还远远不够。 本文采用带控温装置的分离式Hopkinson压杆（SHPB）装置和Instron液压伺服材料试验机，在18℃-90℃的试验温度范围内，应变率为10-4-103s-1范围内，对国产Ti-50.7﹪at.Ni合金的超弹性行为进行了试验研究。并用BP神经网络程序学习和预示了高应变率下的动态超弹性本构行为。 本文的第二章在18℃-90℃的试验温度范围内，对Ti-50.7﹪at.Ni合金的准静态超弹性行为进行了试验研究。发现其应力应变曲线随温度升高反而增强，这正是TiNi合金超弹性特性的表现。随温度升高，滑移变形临界应力（屈服应力）降低，因而塑性变形程度增加；而诱发马氏体所需临界应力随着温度的升高而升高，产生马氏体相变越困难，超弹性变形减少。这样，随着温度的升高，试样中不可逆塑性变形的比重越大，而可逆超弹性变形的比重则越小。本文试验研究表明在As-AF之间Ti-Ni合金均显示明显的超弹性，并各有其特点。对于本文研究的国产Ti-50.7at.﹪Ni合金来说，在略低于AF的18℃和26℃温度条件下，其超弹性变形回复能力反而比高于AF的50℃温度时的要大， 特别是在大变形条件下。 应力诱导马氏体的临界应力值s MC随温度升高而升高, 这与随温度升高、母相相变所需能量越高的机理是一致的。但临界应力值s MC在AF前后发生了间断，即临界应力值与温度关系曲线分成明显的两段。这可以解释为由于T