镍钛形状记忆合金变温下的微观摩擦性能研究

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1、西南交遣大学硕士研究生学位论文第1页摘要本文采用原子力显微镜，在真空环境和不同温度条件下，实验研究了超弹(SE)和形状记忆(SME)NiTi合金的微观摩擦性能。一方面，实验研究了不同温度下SENiTi合金在低、高载荷下单次划痕摩擦的摩擦特性，重点考察了SENiTi合金在不同温度下表面形貌的变化，以及其温度相关的应力诱发的马氏体相交对其摩擦性能的影响。在此基础上，进一步研究了SMENiTi合金在不同温度循环往复划痕条件下的摩擦特性。通过实验测量了不同条件下的NiTi形状记忆合金表面的摩擦力和划痕深度：为深入分析SMENiTi合金的摩擦

2、机理，将其摩擦力细分为界面摩擦力和犁沟摩擦力两个组成分项，探讨了往复划痕过程中两个摩擦力分项的变化和竞争情况。本文通过以上的实验研究和分析，得到的主要结论有：1．在低载荷无磨损的摩擦状态下，SE和SMENi豇合金的表面形貌基本与温度无关，随温度升高没有发生明显变化：而且其表面以粘着摩擦为主的摩擦力也基本与温度无关，随温度升高而变化不大。2．在高载荷摩擦下，随着温度的升高，由于SENiTi合金相变应力逐渐增大，其表面产生的划痕变得更窄更浅，其表面以犁沟摩擦为主的摩擦力随着温度的升高而减小：而在高载荷的往复划痕条件下，SMENiTi合金

3、材料表面在温度升高后呈现一定的超弹特性，划痕的残余深度得到一定程度的恢复，恢复后的深度与在高温下往复划痕的深度相当。3．在高载荷往复划痕条件下，SMENiTi合金表面的界面摩擦力和犁沟摩擦力随划痕次数的增大分别呈增大和减小的趋势，计算得到的总摩擦力数值与测量所得摩擦力数值的变化趋势保持了较好的一致性。关键词：镍钛形状记忆合金：原子力显微镜：微观摩擦特性：真空变温西南交通大学硕士研究生学位论文第1II页AbstractByusingallatomicforcemicroscopy,themicro-frictionbehaviorof

4、superelastic(SE)andshapememoryeffect(SME)Ni髓alloywasinvestigatedundervarioustemperaturesinvacuumenvironment．Ononehand，thefrictionpropertyofSENiTialloywasexperimentallyinvestigatedbymeas船ofsin#e—scratchfrictionunderbothlowandhighloadsatdifferenttemperatures．Thestudywasf

5、ocusedontheeffectoftemperature·-dependentstress-·inducedmartensitictransformationonthetopographyandfrictionbehavior．Ontheotherhand，thefrictionpropertyofSMENiTialloywasinvestigatedunderreciprocatingscratch砒varioustemperatures．Thefrictionforceduringthescratchtestsandther

6、esidualdepthinSMENiTialloyweremeasuredunderdifferentconditions．TounderstandthefrictionmcchamsmofSMENjnalloy,themeasuredfrictionwasdividedintotwocomponentpartsasinteffacialfrictionandploughfriction．Thevariationofeachpartoffrictionwiththenumberofthescratchtimeswasmeasure

7、danddiscussed．ThemainconclusionsofthePapercanbesummarizedasfollowing：l，Underweaflessconditionatlowloads，thetopographyofbothSEandSMENmalloyrevealstemperatureindependent．Theadhesion-dominatedfrictionofSEandSMENiTialloyisalsotemperatureindependent．2．Underhi曲loads，scratchm

8、arksappearsafterfrictiononthesurfaceofSENmalloy．Withtheincreaseintemperature，thescratchmarksgetmorenarrowandshallowdu