压缩/拉伸载荷对NiTi形状记忆合金恢复应变的影响

论文摘要

压缩变形、拉伸变形是NiTi记忆合金元件形状记忆处理的主要变形方式。目前,国内外大量的研究工作集中在合金成分、加工状态等对相变和组织的影响,以及拉伸载荷下合金变形行为和恢复应变的研究。而有关NiTi记忆合金压缩变形行为研究的文章未见报导。研究NiTi形状记忆合金的压缩变形行为及双程记忆效应,对研制新型NiTi记忆合金驱动元件及管接头重复使用具有重要的理论和实际意义,本文利用差热分析仪（DSC）、可编程精密电阻测试仪和拉伸机,系统研究了Ti-49.7at%Ni和Ti-49.8at%Ni合金在不同压缩变形量下的恢复应变、记忆合金管状驱动元件的恢复应变,以及预变形温度和预拉伸变形量对Ti-50.8at%Ni合金丝恢复应变的影响。研究结果表明：随着压缩变形量的增加,Ti-49.7at%Ni和Ti-49.8at%Ni合金的As点升高,Ms点稍有下降,热滞增大；Ti-49.8at%Ni合金随着压缩变形量的增加,恢复应变和逆马氏体相变温度As’点逐渐降低,在8%变形量时,恢复应变为3.29%,As’为134℃；Ti-49.7at%Ni合金随着压缩变形量的增大,恢复应变先增后降,逆马氏体相变温度A。’点逐渐降低,在8%变形量时,恢复应变为3.2%,As’为144℃；破断力为1.5和2.0吨缺口螺栓用Ti-49.8at%Ni记忆合金管状驱动元件加热使其自由恢复,恢复应变约为3.0%,轴向位移约为1mm,能保证实现缺口螺栓的加热分离；Ti-49.7at%Ni和Ti-50.0at%Ni合金拉伸恢复应变要高于压缩的；在-30℃～-70℃拉伸变形到10%,或-60℃变形到8%-16%,Ti-50.8at%Ni合金丝的单程记忆应变均达6%以上。在-60℃,双程记忆应变随变形量增加先逐渐增大,在14%达到最大值,随后又缓慢降低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 形状记忆合金的发展概述
• 1.1.1 形状记忆合金发展概况
• 1.1.2 形状记忆合金应用概况
• 1.2 形状记忆效应
• 1.2.1 形状记忆效应的种类
• 1.2.2 热弹性马氏体相变
• 1.2.3 热弹性马氏体相变的热力学基础
• 1.3 应力诱发马氏体相变及伪弹性
• 1.4 形状记忆效应的微结构
• 1.4.1 形状记忆基本原理
• 1.4.2 形状记忆效应的微结构变化过程
• 1.5 TiNi形状记忆合金
• 1.5.1 TiNi合金的微观结构
• 1.5.2 TiNi合金的相变温度
• 1.5.3 TiNi合金的恢复应变
• 1.6 TiNi形状记忆合金的应用
• 1.7 选题目的和研究内容
• 第2章 实验材料、样品及实验方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 样品制备
• 2.2.1 测相变温度样品
• 2.2.2 压缩—恢复样品
• 2.2.3 拉伸样品
• 2.3 实验装置
• 2.4 实验方法
• 2.4.1 相变温度测定
• 2.4.2 压缩—恢复实验
• 2.4.3 拉伸—恢复实验
• 第3章 NiTi合金的压缩恢复应变
• 3.1 合金的相变温度
• 3.1.1 变形量对记忆合金相变温度的影响
• 3.1.2 变形量对记忆合金热滞的影响
• 3.2 压缩恢复应变
• 3.2.1 压缩应力-应变曲线
• 3.2.2 变形量对记忆合金恢复应变的影响
• 3.3 驱动元件恢复应变
• 3.4 本章小结
• 第4章 NiTi合金的拉伸恢复应变
• 4.1 室温下拉伸的应力—应变曲线
• 4.2 记忆合金室温下压缩与拉伸的应力—应变曲线的比较
• 4.3 合金丝的拉伸恢复应变
• 4.3.1 相变温度
• 4.3.2 变形温度对TiNi合金丝的恢复应变的影响
• 4.3.3 预应变对TiNi合金丝恢复应变的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢