TiNi形状记忆合金中NbTi纳米线的变形行为研究

纳米线由于具有独特的力学及物理特性而受到广泛关注，虽然对纳米线拉伸加卸载操作困难，但人们已共识到金属纳米线的力学性能特点是强度高、塑性差，其机制为位错匮乏。我们采用原位复合技术将NbTi纳米线埋入TiNi记忆合金中，利用TiNi合金的超弹特性及同步辐射原位测试技术，实现了NbTi纳米线的加卸载曲线。本项目研究了纳米线在内部存在位错的情况下仍呈现高强度，并呈现准弹性与较大塑性的现象，及其强度可调控的机理。研究发现，纳米线能在点阵切变基体中展现大弹性应变，而在位错变形基体中无法展现其本征的大弹性应变，其机制为在变形过程中点阵切变基体对纳米线是均匀柔和的加载过程，避免纳米线局部过早发生塑性变形。TiNi基体中NbTi纳米线的准弹性变形行为，其机制是TiNi基体的相变是瞬时离散变形，其局部相变应变较大，其相变应变超过纳米线的弹性应变极限，引起周围纳米线产生了一定的塑性变形，这种塑性变形与弹性变形几乎同时发生，从而呈现了准弹性变形行为。TiNi基体与NbTi纳米线的界面是可以容纳位错的位置，位错不断的从界面产生，穿过纳米线，并消失在界面，此位错运动过程不断重复，其展现大塑性变形。TiNi基体中NbTi纳米线强度调控机制与自由态纳米线的强度调控机制不同，其强度受TiNi基体强度影响，通过改变TiNi基体的微观组织可调控NbTi纳米线的强度。