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本文在分析了国内外八十年代以来开发的一种新型铁基形状记忆合金研究成果的基础上,提出了在管接头应用存在的三个问题:形状回复率低和可回复变形量小;缺乏对合金约束状态,加热时产生的回复应力的研究;对合金管接头性能及其工程应用的工艺问题研究较少。本文重点研究了管接头的扩径率,回复退火温度、热机械循环训练等因素对管接头连接特性的影响,并与合金的丝材和片材比较。此外还采用大型通用有限元分析软件(ANSYS)对管接头连接系统进行温度场的数值模拟。得到如下具有创新意义的研究成果。 淬火温度对形状记忆效应有很大的影响。合金在650℃~750℃范围内淬火,形状记忆效应最好。本文还发现,随淬火温度的升高,不同淬火介质对合金的形状记忆效应影响增大。在水中淬火合金的形状记忆效应最好。这一研究成果为工程应用奠定了重要的基础。 热机械循环训练能显著提高合金的形状回复率和可回复变形量,合金可回复变形量的提高导致了合金约束加热后冷却到室温时回复应力σ_r的提高。本文发现,由于变形方式的不同,形状记忆合金管接头在相同变形量时的形状回复率较合金的丝材和片材低,而热机械循环训练对管接头形状记忆效应的提高较合金丝材和片材更为显著。 DG—3S环氧胶衬垫从本质上改变了形状记忆合金管接头的耐压机制,管接头扩径率和配合间隙对耐压性能影响的本质是由于它们的不同组合改变了环氧胶衬垫的厚度。合适的环氧胶衬垫厚度为0.2~0.3mm。 实验室得到的合适的配合间隙只有0.3~0.4mm,这对工程应用过于苛刻。解决这一问题的关键是提高管接头的形状记效应。对管接头进行2~3次热机械循环训练,可提高形状记忆效应,充分利用管接头的形状回复作用,在配合间隙较大的情况下,得到合适的环氧胶衬垫厚度,使管接头连接的公差裕度要求与国标规定的热轧无缝钢管公差相适应。 本文研制的形状记忆合金管接头连接系统的耐压值≥30MPa,抗拉拔力≥ 四1!I大学硕士论文8500kg,完全能达到工程应用的要求。 本文首次应用大型有限元分析软件(ANSYS)对管接头连接系统的加热回复连接过程进行温度场的数值模拟。通过模拟分析发现,环氧胶衬垫在其中起到较好的热阻作用。改变环氧胶衬垫的厚度,能较好地解决形状记忆合金管接头加热回复所需温度较高与被连接管内壁限制温度较低之间的矛盾。