精密脉冲对焊记忆合金机理与智能化在线质量监测研究项目摘要

本项目取得以下显著成果：（1）研制成功精密脉冲电阻对焊新技术，其UNM-3型精密脉冲焊机的推广应用获吉林省科技进步三等将；（2）首次对记忆合金进行系统对焊工艺试验，φ2.1mm焊接接头可获得σb=998Mpa、疲劳寿命Nf=9.2×10(5)次、形状恢复率A=99.4%国际先进指标；（3）首次系统研究焊接参数及冷热循环等对提高接头σb、Nf、A、超弹性、相变温度稳定性以及滞后应力—应变行为等影响规律及其微观机理—孪晶M变体有序度、R—相变、蠕虫状金属间化合物Ti2Ni、位错缠结网络等；（4）首次将滞后元应用于接头力学行为的数值分析中；（5）建立了基于模糊人工神经网络的记忆合金脉冲电阻对焊质量监测系统。 2100433B

镍钛铜记忆合金

科学家早在20世纪60年代就发明了镍钛记忆合金，这种合金在受热和冷却时会变形，并很快会恢复到最初机械加工时确定的形状。但大多数合金在两种晶格状态下转变几千次，就会出现裂纹甚至断裂，德国基尔大学专家匡特在《科学》杂志上发表的论文中解释说，这是因为在金属高温相（奥氏体）会出现越来越多的低温相（马氏体）晶体结构，两相之间的转换不完全会导致合金断裂。

然而，德国基尔大学研究人员2015年新发明一种镍钛铜记忆合金，其变形次数可以达到千万次不会断裂。两年前美国明尼苏达大学专家詹姆斯发明的一种锌金铜记忆合金也有类似的特性，这种合金可以经受16000次冷热变形不会产生裂纹。当年詹姆斯研究小组的这项发明被刊登在《自然》杂志上。

功能梯度多孔形状记忆合金兼备形状记忆材料和功能梯度材料的双重优越性，具有广泛的应用前景。本课题针对在热-机械力共同作用下功能梯度多孔NiTi形状记忆合金材料的复杂相变问题进行分析，揭示材料细观结构、孔隙率、温度、应力等因素对材料产生相变的影响; 结合细观力学和热动力学理论, 建立一种能准确表征功能梯度多孔NiTi形状记忆合金热学与力学等宏观性能的本构模型; 在该理论框架下系统地对具有不同孔隙梯度函数材料的热传导、变形与应力分布和吸能特性等问题进行具体分析，展示该材料与单一的致密形状记忆合金或传统功能梯度材料相比具有更加独特的优越性，进而为改进和发展材料制备工艺、以及材料力学性能的优化设计提供理论依据; 编制适用于模拟功能梯度多孔NiTi形状记忆合金相变机理和力学特性的计算程序，并通过试验测试获得试验数据与其进行比较，验证理论的正确性与有效性。