TiNi合金动态力学行为应变率-温度效应实验测试
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ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｔｅｓｔｓ ｗｈｉｃｈ ｗｅｒｅ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏ ｖａｒｉｏｕｓ ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅｓ． Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ
ｓｈｏｗ ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ＮｉＴｉ ａｌｌｏｙ， ａｎｄ ｉｔｓ ｓｔｒｅｓｓ—ｓｔｒａｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｓｈｏｗ ｔｈｅ ｄｏｕｂｌｅ ｅｌａｓｔｉｃ ｓｔａｇｅ ａｎｄ ｄｏｕｂｌｅ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｄｅｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ． Ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｐｈａｓｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ ｓｔｒｅｓｓ， ｅｎｄ ｐｈａｓｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ ｙｉｅｌｄ ｓｔｒｅｓｓ ｒｉｓｅ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅ． Ｂｕｔ ｔｈｅ ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆ ｐａｒｅｎｔ ｐｈａｓｅ ａｎｄ ｍａｒｔｅｎｓｉｔｉｃ ｐｈａｓｅ ｄｉｄｎ’ｔ ｃｈａｎｇｅ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｕｎｉａｘｉａｌ ｔｅｎｓｉｏｎ ｔｅｓｔｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅｓ ｒｅｖｅａｌｅｄ ｔｈａｔ ｙｉｅｌｄ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆ ＮｉＴｉ ａｌｌｏｙ ｒｉｓｅ ｌｉｎｅａｒｌｙ ｗｉｔｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｒｏｐ ｌｉｎｅａｒｌｙ． Ｐｈａｓｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ ｒａｔｅ ｉｎ ｔｈｅｓｅ ｔｗｏ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｅｇｉｏｎｓ ｖａｒｉｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ．
李 云 飞 ，曾祥 国 ，陈 成
（１．中国工 程物 理研 究院 总体 工程研 究所 ，四川 绵 阳 ６２１９９９； ２．四川大 学 建 筑 与环境 学院 ，成都 ６１ ００６５）
摘 要 ：为准确掌握 ＮｉＴｉ形状记忆合金在不同应变率 、温度下 的动态力学行为中的应 变率－温度 ，采用 ＭＴＳ８０９材料试验机与分离 式 霍 普 金 森 压 杆实 验 装 置 开 展 了 ＮｉＴｉ合 金 在 不 同初 始 温 度 下 的 准 静 态 单 轴 拉 伸 与 不 同 应 变 率 下 的 动 态 压 缩 实 验 。 结 果 表 明 ， ＮｉＴｉ合 金 表 现 出 应变 率 强 化 效 应 ，其 应 力 ．应 变 曲线 包 含 双 弹 性 阶段 与双 非 线 性 变 形 阶 段 。 相 变起 始应 力 、结 束应 力 以 及 位 错 屈 服 应 力 均 随 着 应 变 率 增 加 而 明显 增 大 ，母 相 弹 性 模 量 与 马 氏体 弹性 模 量 变 化 不 明 显 。在 准 静 态 拉 伸 中其 屈 服 应 力 与 弹 性 模 量 随 温 度 升 高 先 线 性 增 长 继 而 线性 减 小 ，而 两 个 温 度 阶 段 内 的 相 变硬 化 率 水 平 存 在 明 显 差 异 。 关 键 词 ：ＮｉＴｉ形状记忆合金 ；动态力学行为 ；应 变率．温度效应 ；霍普金森压杆装置 中 图 分 类 号 ：ＴＧ１１３．２５ 文献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：２０９５ １７４４（２０１８）０２－ ００４４．０５
（１ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｄ厂Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｍｉａｎｙａｎｇ ６２１９９９，Ｃｈｉｎａ； ２． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｓｉｃｈｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６ １ ００６５，Ｃｈｉｎａ）
Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｓｔｒａｉｎ Ｒ ａｔｅ－ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ Ｄｙｎａｍ ｉｃ Ｍ ｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ＮｉＴｉ Ｓｈａｐｅ Ｍ ｅｍ ｏｒｙ Ａｌｌｏｙ
ＬＩ
，ＺＥＮＧ Ｘｉａｎｇｇｕｏ ， ＣＨＥＮ Ｃｈｅｎｇ。
第 ８卷 第 ２期 ２ Ｏ ｌ ８ 年 ４ 月
有 色金属 工程
Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ Ｍ ｅｔａｌｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏ１．８．Ｎｏ．２ Ａｐｒｉｌ ２ ０ １ ８
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５—１７４４．２０１８．０２．００９
ＴｉＮｉ合金动态力学行为应变率一温 度效应 实 验 测 试
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅ—ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ＮｉＴｉ ｗｅｒｅ ｕｔｉｌｉｚｅｄ ｔｏ ｐｅｒｆｏｒｍ ｑｕａｓｉ－ｓｔａｔｉｃ ｕｎｉａｘｉａｌ ｔｅｎｓｉｏｎ ｔｅｓｔｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ
收 稿 日期 ：２０１７－０１－０９ 基 金 项 目 ：国家 自然科 学基金 委员会 中 国工程物理研 究 院联合
基 金 资 助项 目（Ｕ１４３０１１９） 作 者 简 介 ：李云飞（１９８６～），男 ，广西 桂林 人，工程 师 ，主要从 事计
Ｋ ｅｙ ｗｏｒｄｓ： ＮｉＴｉ ｓｈａｐｅ ｍｅｍｏｒｙ ａｌｌｏｙ； ｄｙｎａｍｉｃ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ； ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓ ｅｆｆｅｃｔ；ｓｐｌｉｔ Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｂａｒ ａｐｐａｒａｔｕｓ
ＮｉＴｉ合金作 为 一种新 型功 能材料 因具 备优 异 的 形状 记忆 、伪 弹性特 性 以及 良好 的力 学性 能 、耐 腐蚀 性 与生物 相容性 ，被 广泛 应 用 于 机 械 、航 空航 天 、电
ｓｈｏｗ ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ＮｉＴｉ ａｌｌｏｙ， ａｎｄ ｉｔｓ ｓｔｒｅｓｓ—ｓｔｒａｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｓｈｏｗ ｔｈｅ ｄｏｕｂｌｅ ｅｌａｓｔｉｃ ｓｔａｇｅ ａｎｄ ｄｏｕｂｌｅ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｄｅｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ． Ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｐｈａｓｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ ｓｔｒｅｓｓ， ｅｎｄ ｐｈａｓｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ ｙｉｅｌｄ ｓｔｒｅｓｓ ｒｉｓｅ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅ． Ｂｕｔ ｔｈｅ ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆ ｐａｒｅｎｔ ｐｈａｓｅ ａｎｄ ｍａｒｔｅｎｓｉｔｉｃ ｐｈａｓｅ ｄｉｄｎ’ｔ ｃｈａｎｇｅ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｕｎｉａｘｉａｌ ｔｅｎｓｉｏｎ ｔｅｓｔｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅｓ ｒｅｖｅａｌｅｄ ｔｈａｔ ｙｉｅｌｄ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆ ＮｉＴｉ ａｌｌｏｙ ｒｉｓｅ ｌｉｎｅａｒｌｙ ｗｉｔｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｒｏｐ ｌｉｎｅａｒｌｙ． Ｐｈａｓｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ ｒａｔｅ ｉｎ ｔｈｅｓｅ ｔｗｏ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｅｇｉｏｎｓ ｖａｒｉｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ．
李 云 飞 ，曾祥 国 ，陈 成
（１．中国工 程物 理研 究院 总体 工程研 究所 ，四川 绵 阳 ６２１９９９； ２．四川大 学 建 筑 与环境 学院 ，成都 ６１ ００６５）
摘 要 ：为准确掌握 ＮｉＴｉ形状记忆合金在不同应变率 、温度下 的动态力学行为中的应 变率－温度 ，采用 ＭＴＳ８０９材料试验机与分离 式 霍 普 金 森 压 杆实 验 装 置 开 展 了 ＮｉＴｉ合 金 在 不 同初 始 温 度 下 的 准 静 态 单 轴 拉 伸 与 不 同 应 变 率 下 的 动 态 压 缩 实 验 。 结 果 表 明 ， ＮｉＴｉ合 金 表 现 出 应变 率 强 化 效 应 ，其 应 力 ．应 变 曲线 包 含 双 弹 性 阶段 与双 非 线 性 变 形 阶 段 。 相 变起 始应 力 、结 束应 力 以 及 位 错 屈 服 应 力 均 随 着 应 变 率 增 加 而 明显 增 大 ，母 相 弹 性 模 量 与 马 氏体 弹性 模 量 变 化 不 明 显 。在 准 静 态 拉 伸 中其 屈 服 应 力 与 弹 性 模 量 随 温 度 升 高 先 线 性 增 长 继 而 线性 减 小 ，而 两 个 温 度 阶 段 内 的 相 变硬 化 率 水 平 存 在 明 显 差 异 。 关 键 词 ：ＮｉＴｉ形状记忆合金 ；动态力学行为 ；应 变率．温度效应 ；霍普金森压杆装置 中 图 分 类 号 ：ＴＧ１１３．２５ 文献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：２０９５ １７４４（２０１８）０２－ ００４４．０５
（１ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｄ厂Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｍｉａｎｙａｎｇ ６２１９９９，Ｃｈｉｎａ； ２． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｓｉｃｈｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６ １ ００６５，Ｃｈｉｎａ）
Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｓｔｒａｉｎ Ｒ ａｔｅ－ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ Ｄｙｎａｍ ｉｃ Ｍ ｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ＮｉＴｉ Ｓｈａｐｅ Ｍ ｅｍ ｏｒｙ Ａｌｌｏｙ
ＬＩ
，ＺＥＮＧ Ｘｉａｎｇｇｕｏ ， ＣＨＥＮ Ｃｈｅｎｇ。
第 ８卷 第 ２期 ２ Ｏ ｌ ８ 年 ４ 月
有 色金属 工程
Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ Ｍ ｅｔａｌｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏ１．８．Ｎｏ．２ Ａｐｒｉｌ ２ ０ １ ８
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５—１７４４．２０１８．０２．００９
ＴｉＮｉ合金动态力学行为应变率一温 度效应 实 验 测 试
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅ—ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ＮｉＴｉ ｗｅｒｅ ｕｔｉｌｉｚｅｄ ｔｏ ｐｅｒｆｏｒｍ ｑｕａｓｉ－ｓｔａｔｉｃ ｕｎｉａｘｉａｌ ｔｅｎｓｉｏｎ ｔｅｓｔｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ
收 稿 日期 ：２０１７－０１－０９ 基 金 项 目 ：国家 自然科 学基金 委员会 中 国工程物理研 究 院联合
基 金 资 助项 目（Ｕ１４３０１１９） 作 者 简 介 ：李云飞（１９８６～），男 ，广西 桂林 人，工程 师 ，主要从 事计
Ｋ ｅｙ ｗｏｒｄｓ： ＮｉＴｉ ｓｈａｐｅ ｍｅｍｏｒｙ ａｌｌｏｙ； ｄｙｎａｍｉｃ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ； ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓ ｅｆｆｅｃｔ；ｓｐｌｉｔ Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｂａｒ ａｐｐａｒａｔｕｓ
ＮｉＴｉ合金作 为 一种新 型功 能材料 因具 备优 异 的 形状 记忆 、伪 弹性特 性 以及 良好 的力 学性 能 、耐 腐蚀 性 与生物 相容性 ，被 广泛 应 用 于 机 械 、航 空航 天 、电