TiNi基形状记忆合金马氏体相变预现象研究进展

深入了解TiNi基形状记忆合金中特定马氏体相及复杂的多步相转变出现的原因,掌握TiNi基合金的马氏体相变规律,是开发和应用TiNi基形状记忆合金的前提.从弹性常数软化、声子软化及漫散射3个方面阐述了TiNi基形状记忆合金中的马氏体相变预现象,并将之与应变玻璃现象相区分.最后指出了TiNi基形状记忆合金马氏体相变的研究方向.     

残余应变对镍钛形状记忆合金超弹性抑制效应的实验研究

镍钛形状记忆合金在特定的加载条件下超弹性将严重退化并导致结构发生功能性失效。通过单调加载和循环加载实验研究来揭示镍钛形状记忆合金超弹性性能的退化机制。结果表明:在单调载荷下,残余马氏体和马氏体塑性屈服将导致残余应变的产生,残余应变能稳定应力诱发的马氏体并阻碍其逆相变,导致耗散能的降低;在拉伸-卸载的应力循环载荷下,残余应变和耗散能与加载应力水平密切相关,当峰值应力高于马氏体塑性屈服应力时,由于逆相变被塑性变形约束,逆相变在循环初期即被完全抑制,耗散能急剧下降,超弹性几乎丧失殆尽。上述结论将为镍钛形状记忆合金元器件的设计和安全评估提供重要的参考。     

双相钢DP780在循环加载-卸载过程中的非弹性回复行为及其微观机理

采用连续循环加载-卸载拉伸试验法研究了DP780的非弹性回复行为,确定了DP780在循环加载-卸载中应变回复的组成和比例。建立了卸载模量与塑性应变的数学模型。结合数值模拟和试验进行了模型验证。结果表明:DP780钢的平面各向异性不明显;由于卸载和重新加载循环非线性,卸载和重新加载轨迹构成了封闭环;卸载模量随着预应变的增大先快速下降,随后缓慢下降,在预应变达到6%后逐渐趋于稳定,卸载弹性模量降低17%;卸载总应变回复包括弹性部分和非弹性部分,并且后者所占比例高达11%。采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)揭示了DP780非弹性回复的微观机理:塑性变形和奥氏体相变导致的位错密度增加,马氏体阻碍位错移动,造成大量的位错塞积,使可动位错发生弯曲,位错线长度增加,附加了弹性变形,导致了显著的非弹性回复行为。将得到的模型代入有限元模拟中,提高了模拟回弹的精度,使模具的回弹补偿更准确。     

循环载荷下形状记忆合金丝力学性质试验研究

通过不同变形速率下的形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)丝的加卸载循环试验,研究了循环次数、变形速率对SMA力学性质的影响。结果表明:加卸载循环试验中SMA丝的相变应力、残余应变、等效阻尼比等参数均随着循环次数的增加而减小,SMA各力学参数随循环次数的持续增加趋于稳定;随变形速率增加,SMA马氏体正相变应力和等效阻尼比增加,马氏体逆相变应力逐渐减小,当速率持续增加至一定范围时,SMA的力学性质对速率的敏感性降低;加卸载循环训练期间的变形速率对稳定后SMA的力学性质影响不显著。此结果可为SMA的循环训练和SMA阻尼器的设计提供参考。     

超弹性形状记忆合金丝力学性能试验

目的 研究形状记忆合金循环拉伸时的基本力学性能,为基于形状记忆合金的阻尼器设计奠定基础.方法 采用循环拉伸的试验方法,考虑循环次数、加载速率、峰值应变等参数对形状记忆合金的应力应变关系、阻尼和残余应变等性能的影响,把试验结果同Grasser理论模型进行对比,研究影响形状记忆合金超弹性性能的主要因素、影响规律和结果.结果 在一定的加载速率下,随着循环次数的增加,应力-应变曲线逐渐下移,20次循环后趋于稳定.随着循环次数的增加,相变应力和阻尼逐渐减小,残余应变逐渐增加并趋于稳定;加载应变越快,耗能能力略有减低;随应变幅值的增加,超弹性SMA丝材料的耗能能力和等效阻尼近似线性增加,材料模量随应变幅值的增加明显降低,但应变幅值对材料的相变应力影响较小.结论 经过一定次数的循环以后,形状记忆合金能表现出稳定的非线性应力应变关系和耗能能力,是制作阻尼器的较理想材料.     

23.8%Mn TRIP/TWIP钢的组织性能及强化机制

研究了锰含量（质量分数）为23.8%的低碳高锰钢的力学行为和组织演变,并对其强化机制进行了探讨.结果表明：23.8%Mn TRIP/TWIP钢的屈服强度约为300 MPa,抗拉强度可达610 MPa,断裂延伸率可达到63%.实验钢拉伸变形呈连续屈服,其应变硬化指数n值约为0.48.该钢在变形初期的强化机制以应变诱发孪生为主,变形后期出现应变诱发马氏体相变.位错与形变孪晶、马氏体之间的相互作用也对强度的增加做出贡献.     

形状记忆合金对混凝土梁驱动效应的有限元分析

将常温下为马氏体状态的Ni-Ti形状记忆合金预拉伸到产生塑性变形后,再把其偏心埋置于钢筋混凝土梁中,利用SMA特殊的形状记忆效应,通过加热合金丝使其发生马氏体逆相变从而产生巨大的恢复力来驱动钢筋混凝土梁.本文运用通用有限元计算软件ANSYS进行了建模和分析,结果证明可以利用SMA对混凝土梁施加较大的预应力,提高梁的强度和刚度,从而实现变形的主动控制.     

NiTi形状记忆合金拉伸变形失稳研究

介绍镍钛形状记忆合金发生应力诱发马氏体相变时的宏观失稳现象,研究微观晶粒内相变(材料失稳)因自催化效应逾渗到宏观水平所表现的类L櫣ders变形带演化(变形失稳),同步测量应力-应变响应、表面形貌和表面温度,跟踪了不同热-机械复合加载条件下构件力学行为的变化.从能量学角度对观察到的变形失稳现象进行理论分析.实验结果表明,宏观变形带的相貌演化与力学响应密切相关,探讨了建立该类材料的本构关系.     

形状记忆合金混杂复合材料层合结构的静态有限元分析

将伪弹性形状记忆合金(SMA)纤维镶嵌在复合材料层合结构的顶层和底层,联合采用经典层合梁理论和有限元法,在考虑SMA的相变特性和材料非线性与层合结构变形相互耦合的基础上,建立了SMA混杂复合材料层合结构的静力学模型,利用MATLAB软件模拟了该复合材料层合结构在横向和纵向加卸载过程中的静力学响应,研究了其耗能能力和耗能机理。研究发现,SMA混杂复合材料层合结构加卸载过程中的载荷-变形量曲线形成了封闭的滞后环,这表明内嵌SMA纤维的复合材料层合结构具有伪弹耗能能力。     

循环加载条件下形状记忆合金丝的超弹性研究

由于形状记忆合金具有优良的力学性能,近年来在土木工程领域受到广泛关注.通过在不同的循环加载条件下对形状记忆合金丝材进行的拉伸试验,以相变应力、相变应变、弹性模量、残余应变、耗能能力等作为合金丝材的超弹性特征参数,分析这些特征参数与应变幅值、加载频率、循环次数的关系.结果表明：应变幅值和循环次数对形状记忆合金超弹性性能的影响较大,而加载频率的影响基本可以忽略,实际应用时,应根据具体情况进行试验研究并合理设计.