1、NiTi形狀記憶合金由于具有超彈性、形狀記憶效應、優(yōu)異的力學性能與良好的生物相容性現在已成為重要的生物醫(yī)用材料之一。隨著研究的不斷深入，NiTi合金的疲勞和斷裂成為阻礙其應用的最重要的因素。因此，NiTi記憶合金高周疲勞機制、裂紋的形成和傳播、及馬氏體相變的影響等問題引起了科技工作者和科學家們廣泛的關注，并成為目前NiTi形狀記憶合金研究的熱點。 論文利用X射線、掃描電鏡、電子背散射衍射(EBSD)技術、透射電鏡和高分辨透射電鏡

2、等研究手段，通過微結構觀察和力學分析，從微觀層面和原子層次揭示了NiTi形狀記憶合金高周疲勞和斷裂的失效機制，研究了馬氏體相變對合金的高周疲勞和斷裂的影響。主要結論如下： 1．通過高周疲勞實驗研究了再結晶狀態(tài)NiTi形狀記憶合金在不同平均應變下循環(huán)變形的力學機制，結合透射電鏡對循環(huán)變形后材料的微結構進行觀察，分析了NiTi合金在不同平均應變下表觀楊氏模量循環(huán)硬化與軟化效應，通過分析認為重結晶狀態(tài)的NiTi形狀記憶合金高周疲勞的機

3、制為：在奧氏體變形階段的疲勞是由于奧氏體中的位錯導致的；在馬氏體與奧氏體共存的狀態(tài)下，疲勞主要發(fā)生在應力誘發(fā)馬氏體相中。 2．利用高周疲勞過程中的力學變化研究了超彈性NiTi形狀記憶合金疲勞壽命的平均應變效應，發(fā)現由于NiTi合金中的非均勻馬氏體相變導致其疲勞壽命隨著平均應變增加而增大。利用高分辨透射電鏡對NiTi形狀記憶合金中微結構的變化進行觀察，發(fā)現了孿晶界面的肖克萊偏位錯，并通過模擬的方法重構出位錯芯結構；通過微結構的研究

4、，分析了不同平均應變下NiTi記憶合金循環(huán)變形過程中循環(huán)硬化與軟化的機制。 3．利用掃描電鏡對不同溫度下NiTi記憶合金斷裂機制進行觀察分析，并通過高溫和室溫條件下準原位的EBSD方法研究了NiTi記憶合金斷裂的晶體學機制。研究發(fā)現，在溫度高于應力誘發(fā)馬氏體相變溫度Md時，NiTi合金發(fā)生由滑移導致的準解理斷裂機制，裂紋主要沿著奧氏體相的{110}低指數面擴展；在室溫狀態(tài)下，NiTi合金發(fā)生由應力誘發(fā)馬氏體相變導致的準解理斷裂，

5、馬氏體相變起到了一定的韌化作用，但是不能改變裂紋擴展的方向，裂紋主要沿著殘余奧氏體相的(110)和(100)低指數面擴展。 4．通過不同溫度下的過載斷裂和缺口試樣拉伸斷裂實驗，分別對馬氏體相變對NiTi合金延展性和斷裂韌性的影響進行了研究。對缺口試樣拉伸斷裂的研究發(fā)現，馬氏體對NiTi形狀記憶合金的裂紋鈍化效應主要是由應力誘發(fā)馬氏體的擴展過程引起的。馬氏體相變對NiTi合金斷裂的影響為：當樣品的斷裂韌性Kc高于馬氏體擴展的臨界應