NiTi记忆合金薄壁管滚珠旋压成形数值模拟研究

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1、分类号：UDC：密级：编号：工学硕士学位论文Il■■，，JI■■■■■■■■■一一●●●●■■■■■一～●1_Y1}．0J◆I’ClassifiedIIldex：U．D．C：ADissertationfortheDegreeofM．EngNumericalsimulationstudyonbaUspinningofthin．walledtubeofNiTishapememoryalloyCandidate：SuperVisor：AcadeInicDegI℃eAppliedfor：Special锣：DateofSubmi

2、ssion：DateofO珊lExamination：UniVersi锣：SunJin：比ngProf．JiangShuyOngMaster0fEngiIlee血gMateIialsProce鲻En百neeringDec．9，2010M札13，2011Ha而inEn百neeringUniVersity，√●r-【￡'哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包

3、含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者(签字)：．劢，俞l虬哈尔滨工程大学日期：0。If年猬／‘D日学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可

4、以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。}本论文(q在授予学位后即可口在授予学位12个月后口解密后)由哈尔滨工程大Y学送交有关部门进行保存、汇编等。作者(签字)：烈、含J乱日期：)口J1年朔J斗日导师(签字)：≥棉妒

5、}吗具i归j■丫I．—譬y。●，’■、f’l》、Ni面记忆合金薄壁管滚珠旋压成形数值模拟研究摘要滚珠旋压属于连续局部塑性成形工艺，将其用于制备Nm形状记忆合金薄壁管是一种崭新的尝试。为了更好地分析Ni

6、砸形状记忆合金薄壁管滚珠旋压变形规律，优化工艺参数，成形出合格的Nm形状记忆合金薄壁管，有限元模拟技术无疑提供了一种很好的途径。本论文以铸态Ni面形状记忆合金铸锭作为原始实验材料，对其基本显微组织、力学性能和相变温度等进行了初步研究，分析了Ni面形状记忆合金在不同变形温度、不同变形速率下的压缩变形行为，为Ni啊形状记忆合金薄壁管滚珠旋压成形实验提供了必要基础，并为NiTi形状记忆合金薄壁管滚珠旋压成形数值模拟提供了材料模型，最终采用刚粘塑性有限元法对Nim合金薄壁管滚珠旋压过程进行了有限元模拟及分析。铸态NiTi合金铸

7、锭矿80lI胁×80姗采用真空自耗炉熔炼法制备，该合金材料的显微组织由粗大的树枝晶和等轴晶组成，基体相为Ni砸，析出相为Ti2Ni；NiTi形状记忆合金的相变温度M。=34．2℃，Mf=19．2℃，氏=45．8℃，A=65．7℃；合金室温条件下的晶体结构为单斜和立方两种；NiTi形状记忆合金的屈服强度为172．9MPa，弹性模量为68．1GPa：NiTi形状记忆合金低温和室温拉伸变形后发生解理断裂，断裂前没有明显的塑性变形，而NiTi形状记忆合金高温时塑性极好，拉伸变形后的断口呈刀刃型。Ni砸形状记忆合金的高温压缩真应

8、力．应变曲线表现出动态再结晶和动态回复的特征。Ni面形状记忆合金在高温压缩变形时对应变速率非常敏感，合金的屈服应力随着应变速率的增加而增大。而低温压缩变形时，应变速率影响不大。NiⅢ形状记忆合金的低温压缩断裂为典型的剪切断裂，断口为解理断裂特征，裂纹以穿晶方式向材料内扩展。采用刚粘塑性有限元法对NiTi形状记忆合金薄壁管滚珠反向旋压成形进行了模拟分析。通过有限元数值模拟分析了不同减薄量、不同滚珠直径、不同进给比及不同管坯壁厚对合金滚珠旋压成形性的影响，最终获得了成形0．5姗壁厚Ni啊合金薄壁管件的最佳热旋压工艺参数：滚

9、珠数量为7个，滚珠直径为10mm，每道次减薄量为0．05mm，进给比为1．6mm／r。在滚珠直径一定的条件下，每道次旋压不宜采用太大的壁厚减薄量，因此成形薄壁管时采用多道次滚珠旋压是必要的。本文还对壁厚为O．5mm的管坯进行了三个道次的滚珠旋压模拟，每道次的壁厚减薄量均为0．05mm，总壁厚减薄率为30％，最终获得了成形质量较好的