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NiTi合金由于具有强度高、密度低、耐腐蚀、耐高温等优点,因而其应用日趋广泛,特别是NiTi形状记忆合金管接头在军事及民用工业具有广阔的应用前景。但由于NiTi合金热加工中变形抗力大,热导率低,坯料表层和内层温差大,变形不均匀,所以对NiTi合金管坯采用普通的穿孔挤压工艺难以成形。 本课题对NiTi合金热挤压成形工艺进行了研究,获得了具有实际应用价值的工艺技术,并制备出高质量的管坯。此外,本研究还通过施加环境场的新思路来改善NiTi合金的综合性能,进一步促进NiTi形状记忆合金的实用化进程。本文着重进行了以下几个方面的研究: 采用DEFORM-3D商用软件对镍钛合金管坯等温挤压过程进行数值模拟分析。通过对挤压过程的等效应力场、等效应变场、速度场和温度场的分析,直观地表现了镍钛合金管坯等温热挤压过程中各个参量的变化规律,为挤压成形提供了优化的参数工艺,对工艺实践起到了很好的参考作用。 通过管坯等温热挤压工艺试验得到了外径为φ20mm,内径为φ14mm,并且内、外径表面质量优良的管坯。对挤压前坯料和成型管坯分别进行金相显微分析,扫描电镜分析以及力学性能分析,结果表明:通过等温热挤压得到的管坯在轴向有明显的纤维状组织,极大地改善了其轴向力学性能,挤压管坯的强度比通过锻态钻孔得到的管坯有显著提高。 对直流匀强电场作用下镍钛合金高温拉伸变形行为进行了研究,得到以下结论:在温度为600℃下,应变速率为2.6×10-2s-1时,电场的施加降低了NiTi合金高温塑性变形过程中的屈服强度和变形流动应力;抑制NiTi合金高温塑性变形过程中空洞的形核和长大;有效地增加镍钛合金高温变形的延伸率。NiTi合金高温拉伸变形过程中会发生动态再结晶,在应变速率较低时其应力-应变曲线呈周期性波浪形,在应变速率较高时其应力-应变曲线则呈现较平滑稳定的态势;施加电场作用时抑制了这种周期波浪形变化,使应力-应变曲线呈平滑稳态变化。造成上述现象的微观本质在于塑性变形中电场的施加降低了NiTi合金中的位错启动能,促进了NiTi合金中的位错运动。