冲击载荷下Ni52Ti48 合金的微观响应特性
2021-07-25张旭平王桂吉罗斌强吴恒安谭福利赵剑衡刘仓理孙承纬
吕 超,张旭平,王桂吉,罗斌强,罗 宁,吴恒安,谭福利,赵剑衡,刘仓理,孙承纬
(1. 中国科学技术大学近代力学系,中国科学院材料力学行为和设计重点实验室,安徽 合肥 230027;2. 中国工程物理研究院流体物理研究所,四川 绵阳 621999;3. 中国矿业大学力学与建筑工程学院深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏 徐州 221116;4. 中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川 绵阳 621999;5. 中国工程物理研究院,四川 绵阳 621999)
形状记忆合金(Shape memory alloys,SMA)的基本特征是具有在适当的外部刺激下可恢复变形前形状的能力,并保持较大的可逆变形(通常为5%~10%)[1],前一个特性称为“形状记忆效应”,后者称为“超弹性或拟弹性”。尽管已发现大量的SMA,但NiTi(Nitinol)是当前研究最多的材料之一,并且在最近的大多数应用中均被列为首选[2]。这主要是由于NiTi 具有诸多出色的特性,如生物相容性、高耐腐蚀性和耐磨性等[3–6]。NiTi 合金常用于航空致动器、地震测试设备、卫星和太空飞行器的保护结构或关键部件。在这些应用中,NiTi 合金器件经常面临诸如高速飞行物撞击等高压、高应变率的极端环境[7–8],因此深入认识高压和高应变率下NiTi 合金的动力学响应具有重要的科学意义和工程应用价值。
目前唯象经验的Johnson-Cook 本构模型已被用于描述斜波和冲击加载下NiTi 的动力学响应行为[9],能较好地反映动载荷下的宏观响应特征,但是无法有效描述高压高应变率下物体变形的微结构特征。亟需从材料微观变形出发,构建基于微结构物理机制的NiTi 本构模型,以获取高压高应变率下NiTi 的微观变形机制。……
