多晶NiTi合金中應力誘發(fā)馬氏體相變的原位研究.pdf

1、NiTi形狀記憶合金的超彈性、形狀記憶效應、良好的耐腐蝕性和與人體骨骼接近的楊氏模量等優(yōu)異性質使它成為生物醫(yī)用、工業(yè)和日常生活等領域的重要材料。NiTi合金力學性能的優(yōu)異性是因為在外界應力或溫度場作用下材料內部發(fā)生的可回復馬氏體相變。作為具有典型熱彈性馬氏體相變特征的重要材料之一，研究多晶NiTi合金系統(tǒng)在外界應力作用下的馬氏體相變行為具有重要的理論價值和實際應用意義。本文利用先進的基于掃描電鏡的背散射電子衍射技術，對外力作用下多晶Ni

2、Ti合金中馬氏體相變的晶體學行為進行了原位研究并取得了以下成果： (1)發(fā)展了一系列掃描電鏡中原位拉伸、壓縮和彎曲變形過程中顯微結構和力學性能相關性研究的實驗方法和實驗技術。這些技術和裝置可較廣泛的應用于塊體材料的彈-塑性轉變的晶體學特征研究。 (2)用單表面跡線分析法結合定量的相變晶體學計算發(fā)現，在外界單軸應力作用下單個晶粒內馬氏體變體與外界應力的關系符合Schmid定律。 (3)發(fā)現多晶NiTi合金中相鄰晶粒

3、間的馬氏體形核行為滿足協作-催化效應；闡明了單軸拉伸過程中宏觀非均勻馬氏體相變帶(又稱Luders帶)的形成和傳播的晶體學機制。Luders帶與應力方向的切變角會隨樣品局部晶粒取向分布的變化而變化；在單軸拉伸過程中，Luders帶容易在具有較強織構的多晶NiTi合金中形成，而在位錯密集的冷軋樣品和低溫退火樣品以及壓縮變形的NiTi合金中則不容易形成Luders帶。 (4)結合NiTi管狀樣品單軸拉伸．壓縮過程中的力學行為和馬氏體

4、相變晶體學理論闡明了多晶NiTi合金中馬氏體相變的臨界應力、相變應變和應力滯后在拉-壓應力下所表現出的非對稱行為與材料的晶體取向分布密切相關；根據拉應力和壓應力的Schmid因子和相變應變值的分布可以將晶體學取向空間分別劃分為兩個區(qū)域。晶體取向分布在同一區(qū)域具有相同的拉．壓非對稱行為。 (5)NiTi帶狀樣品的純彎曲實驗表明，材料容易在拉應力下形核；拉-壓應力下的非對稱馬氏體相變行為使得應力為零的中線向受壓應力一側移動。EBSD