钛镍形状记忆合金拉伸过程的声发射研究

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钛镍形状记忆合金因其具有优异的形状记忆效应和超弹性而广泛应用于工程、航空以及医疗等领域。声发射是一种高灵敏度动态无损检测技术,可以对外载荷作用下发生的马氏体相变和塑性变形过程进行准确识别。本文综合采用了传统的应力-应变曲线分析法、声发射经历分析法以及声发射信号分布概率熵分析法等多种分析手段研究了多工况下的钛镍形状记忆合金中相变和塑性变形的转变过程,确定了钛镍形状记忆合金的塑性滑移点,为保证其最大限度地拥有超弹性提供了必要依据。  分别在80℃和23℃下,采用声发射历程分析法研究了钛镍形状记忆合金中相变和塑性变形过程。结果表明:相变过程声发射源活动性最强,塑性变形过程的声发射源活动性较差;相变过程所释放的声发射信号振铃计数和持续时间均远远低于塑性变形;上升时间-持续时间关联分析结果表明声发射源可分为相变和塑性变形两类,振铃计数-幅值关联分析可将声发射源分为相变、塑性变形起始以及屈服断裂三类;根据声发射信号的特点将80℃和23℃下的钛镍形状记忆合金拉伸过程进行了全新的划分。  将不同温度下多组重复性试验所获得的AE信号样本构建为一个声发射信号分布矩阵D,并利用概率熵将其量化,根据熵值的变化趋势对钛镍形状记忆合金的拉伸过程进行划分。80℃下熵值曲线共出现了3个等熵平台、3个熵增过程、1个近等熵平台以及1个熵减过程,定量描述了钛镍形状记忆合金拉伸过程中奥氏体弹性变形、R相变、马氏体相变、塑性萌生发展以及塑性屈服断裂的发展变化过程;23℃下熵值曲线共出现了1个等熵平台、1个熵增过程、1个近等熵平台以及1个熵值散乱过程,定量描述了钛镍形状记忆合金拉伸过程中R相弹性变形、R相变以及塑性变形的发展变化过程。  通过对钛镍形状记忆合金加-卸载循环过程中的声发射事件数的变化和应力应变关系研究了钛镍形状记忆合金内部马氏体相变、塑性位错等原子迁移情况与温度、循环周次以及极限应力等试验参数的关系。同时,对试验温度和塑性位错累积对钛镍形状记忆合金力学性能的影响进行了深入的探索,并验证了参数分析法和熵曲线分析法中对钛镍形状记忆合金拉伸过程的阶段划分。利用声发射信号对材料内部塑性位错的累积进行了对比识别,为保证钛镍形状记忆合金最大限度的获取稳定超弹性进行了一次技术上的尝试。
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