NiTi形状记忆合金热变形行为研究

钟益平

（上海云铸三维科技有限公司，上海 200000）

形状记忆合金是一种特殊的金属材料，其在具备金属特性的同时还具有形状记忆效应，被公认为是金属基功能材料的典型代表[1，2]。因此，该类型合金应用十分广泛，其中包括航天飞机天线、载人飞船轴承、微创手术刀、人造关节、新能源汽车等。NiTi形状记忆合金作为新型金属功能材料，目前发展极为迅速。但是，现阶段研究结果发现，该体系的合金强度与硬度尚需要一定的提升空间。为此国内外学者通过对合金成分的调整、添加新的合金元素，力求提高其力学性能。但是，随着强度和硬度的提高，该合金出现了热变形困难的问题，严重制约了该体系合金的应用[3，4]。基于此，本文对NiTi形状记忆合金的热变形行为进行了研究，揭示了工艺参数对m值、Q值的影响规律，建立了变形本构方程。

1 实验材料及方法

1.1 实验材料

本研究中的材料为通过多次真空熔炼的NiTi合金铸锭，名义成分如表1所示。

表1 NiTi形状记忆合金名义成分（质量分数，%）

1.2 实验方法

实验设备及工艺如表2所示。

表2 实验设备及工艺

2 实验结果分析与讨论

2.1 应力-应变曲线

图1 NiTi合金真应力应变曲线

图1为NiTi形状记忆合金800℃、900℃下不同应变速率（0.005-10s-1），变形量为0.7时的应力应变曲线。从图中可以看出，随着应变应变速率的增加该合金的峰值流变应力、稳态流变应力均增大，且变化规律较为相似。对于金属材料而言应力-应变曲线是其热变形加工过程变形抗力变化特征的体现。……