损伤与断裂力学及其工程应用研讨会（2021）

115 / 2021-04-07 11:08:31

热力耦合作用下NiTi合金断裂行为的相场法研究

镍钛合金,相场法,断裂行为,相变增韧

       镍钛形状记忆合金（NiTi合金）以其优良的形状记忆效应及超弹性效应，轻高的力学性能，良好的生物相容性及耐磨耐腐蚀性，在各个领域尤其是介入医疗领域得到了广泛的应用。利用NiTi合金制成的产品在生产和使用过程中不可避免的会出现微孔洞、微裂纹等缺陷，从而影响产品的服役性能及使用寿命。NiTi存在多种晶体结构形态，在裂尖应力或温度诱导下这些结构形态会相互转化。同时，NiTi合金具有显著的相变潜热效应及温度依赖性等特征，其热力学响应呈现出强烈的非线性，使得NiTi合金在外载荷作用下的断裂行为相比常规金属而言更为复杂。表征并澄清NiTi合金的微观断裂机理及相变增韧效应对NiTi合金产品的设计及优化具有重要意义。本文建立了耦合相场模型，对热-力耦合作用下NiTi合金的裂纹扩展过程及裂尖附近区域的相变演化过程进行模拟，并对其断裂性能进行评估，以从微观机理上揭示材料微结构演化、断裂行为之间的内在联系。