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纳米多晶NiTi合金超弹性和单程形状记忆效应循环劣化的原子机理研究

NiTi形状记忆合金；超弹性；单程形状记忆；分子动力学模拟；循环变形；纳米多晶

本项工作在等温条件下讨论了环境温度、施加的峰值应力和应力率对纳米多晶NiTi形状记忆合金相变棘轮行为的影响；在绝热环境下通过设置不同的应力率进一步讨论了由相变潜热和非弹性耗散造成的温升对纳米多晶NiTi形状记忆合金相变棘轮行为的影响；而后，进一步对循环机械-热载荷作用下纳米多晶NiTi合金的单程形状记忆效应及其循环劣化过程进行了分子动力学模拟。模拟结果表明：原子尺度下纳米多晶NiTi形状记忆合金也会产生明显的相变棘轮行为，并且依赖于不同的热边界情况；在等温情况下，相变棘轮行为由晶界和晶粒内无序结构的塑性变形以及残余B19′马氏体相的循环累积引起；但是，在绝热情况下，纳米多晶NiTi形状记忆合金的相变棘轮行为仅仅由晶界和晶粒内无序结构的塑性变形累积所致；其单程形状记忆效应的循环劣化由发生在马氏体区域和马氏体变体之间界面处的马氏体重取向，马氏体相变，马氏体重取向诱发塑性和马氏体相变诱发塑性之间的交互作用引起；在单程形状记忆效应的循环中，重取向诱发塑性和相变诱发塑性由马氏体区域和马氏体-马氏体变体之间界面处的累积高局部应变驱动。