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NiTiNb形状记忆合金是在二元镍钛形状记忆合金的基础上加入铌元素形成的一种新型形状记忆合金,继承了镍钛形状记忆合金优良的形状记忆效应、超弹性、耐腐蚀性和优异的力学性能的同时,还具备宽相变滞后的独特性能。因而作为管接头的典型应用,NiTiNb形状记忆合金管在航空航天领域具有较好的应用前景。然而,NiTiNb形状记忆合金管的加工制造具有一定的复杂性,因而迫切需要选择合适的加工工艺制备镍钛铌形状记忆合金管。作为一种连续局部塑性成形工艺,滚珠旋压能够加工出高精度、高质量的薄壁管材,有效解决了 NiTiNb形状记忆合金薄壁管材难以加工制造问题。为更加快速、方便地分析镍钛铌形状记忆合金薄壁管滚珠旋压变形规律,优化工艺参数,加工出高质量的薄壁管,采用有限元模拟技术无疑是行之有效的途径。本课题基于连续介质力学的宏观唯象本构理论,通过建立NiTiNb合金高温本构方程,并使用刚粘塑性有限元法对NiTiNb形状记忆合金薄壁管滚珠旋压进行模拟分析,为通过滚珠旋压制造NiTiNb形状记忆合金薄壁管奠定科学的理论基础。本课题所用的实验材料为轧制成形的NiTiNb形状记忆合金棒材,其原子百分比为Ni:Ti:Nb=47:44:9。该合金的相变温度为 Ms=-86.3℃,Mf=-116.5℃,As=-52.9℃,Af=-18.7℃。通过INSTRON-5500R试验机对NiTiNb合金试样(直径为6mm,高为9mm)分别在温度为 700℃、800℃、900℃、1000℃和应变速率为 0.0005s-1、0.005s-1 0.05s-1 0.5s-1条件下进行等温压缩实验,由压缩数据作出真应力-真应变曲线。从曲线图中可以看出,NiTiNb合金对温度和应变速率非常敏感。提取压缩数据的峰值应力,采用修正后的双曲正弦Arrhenius方程建立NiTiNb合金高温本构方程,利用线性拟合方法得到本构方程中的常量:A=1.642836×109,α=7.188×10-3(MPa-1),n=4.19566,Q=2.4235×105(J/mol)。提取不同应变(0.2、0.5、0.8)下的应力值,基于动态材料模型DMM理论,构建NiTiNb形状记忆合金的热加工图,通过对热加工图的分析,得到该合金的合理加工温度为850℃。采用刚塑性有限元法,运用有限元模拟软件DEFORM3D对NiTiNb形状记忆合金薄壁管的滚珠旋压成形进行模拟,主要对三个滚珠旋压工艺参数(滚珠直径、减薄量、进给比)模拟,通过对比分析得到NiTiNb形状记忆合金薄壁管的滚珠反旋压成形的最佳工艺参数:滚珠直径为22mm、个数5个,减薄量为0.4mm,进给比为1.6mm/r。对壁厚为2mm的管坯进行多道次滚珠反旋压模拟,模拟时每道次减薄量为0.3mm,共三个道次,总壁厚减薄率为45%,解决了单道次大减薄量造成的隆起、剥皮缺陷。本论文还对内外管都为1mm的NiTiNb复合管进行滚珠旋压模拟,复合管旋压件质量还需考虑内外管界面结合的质量和错动量,通过对不同减薄量、滚珠直径、进给比的模拟结果对比分析得到NiTiNb形状记忆合金复合管反旋压成形的最佳工艺参数:滚珠直径为10mm、个数11个,减薄量为0.4mm,进给比为2mm/r。