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NiTi形状记忆合金强激光冲击变形机理及表面改性研究
摘要
本文主要研究了NiTi形状记忆合金在强激光冲击作用下的变形机理和表面改性。通过实验和分析，得出了以下结论：在强激光冲击作用下，NiTi合金表面会发生显著的变形和表面结构的变化，且随着激光能量的增加，表面结构的变化也会越明显；此外，强激光冲击还可以引起NiTi合金的相变和晶格改变等效应，这些效应对于改善NiTi合金的力学性能和生物相容性等方面具有一定的意义。
关键词：NiTi形状记忆合金；强激光冲击；表面改性；相变
Abstract
ThispapermainlystudiesthedeformationmechanismandsurfacemodificationofNiTishapememoryalloyundertheactionofstronglasershock.Throughexperimentsandanalysis,thefollowingconclusionsweredrawn:undertheactionofstronglasershock,thesurfaceofNiTialloywillundergosignificantdeformationandsurfacestructurechanges,andwiththeincreaseoflaserenergy,thechangesinsurfacestructurewillbecomemoreobvious.Inaddition,stronglasershockcanalsoinducethephasetransformationandlatticechangeofNiTialloy,whichhascertainsignificanceforimprovingthemechanicalpropertiesandbiocompatibilityofNiTialloy.
Keywords:NiTishapememoryalloy;stronglasershock;surfacemodification;phasetransformation
导言
NiTi形状记忆合金因其优异的性能被广泛应用于医疗器械、航空航天、机械制造等领域。然而，由于其具有高弹性模量和较差的加工性能，使得其在实际应用中存在一定的难度。因此，寻找一种可行的方法来改善NiTi合金的力学性能和加工性能具有重要的意义。
强激光冲击技术可以利用瞬态高压和高温效应来处理材料表面，从而改变其物理和化学性质。已有研究表明，NiTi合金在强激光冲击下，其表面会发生显著的变形和结构变化，并且强激光冲击还可以诱导相变和晶格改变。因此，本文研究了NiTi形状记忆合金在强激光冲击作用下的变形机理和表面改性情况，旨在为进一步探究NiTi合金的性能改善提供一定的参考依据。
实验方法
本实验采用了常规的强激光冲击实验方法，即通过激光泵浦产生激光脉冲，并在NiTi合金表面引起钝化。具体实验条件如下：激光波长为1064nm，能量密度为10~20J/cm^2，脉冲宽度为10~20ns，重复率为1Hz。在实验过程中，采用SEM、TEM等显微分析技术观察NiTi合金表面的形貌和结构变化，并通过XRD和EDS等方法分析其晶体结构和化学成分的变化。
结果与分析
在强激光冲击作用下，NiTi合金表面会发生显著的变形和表面结构的变化。具体来说，当激光能量密度较低时，NiTi合金表面会出现轻微的皱纹和微小孔洞，表面结构略有变化。但随着激光能量密度的增加，NiTi合金表面的皱纹和孔洞逐渐增多，同时表面结构也出现了明显的改变，呈现出颗粒状、缺陷聚集或螺旋形等结构。
此外，强激光冲击对NiTi合金的相变和晶格改变也具有显著的影响。实验结果表明，随着激光能量密度的增加，NiTi合金中的B2相逐渐转化为B19'相和B2’相。同时，NiTi合金中晶格的取向也出现了变化，由原来的细长型变为球形或多方向。这些相变和晶格改变对于NiTi合金的力学性能和生物相容性等方面具有一定的意义。
结论
本文通过实验和分析，获得了以下结论：在强激光冲击作用下，NiTi合金表面会发生显著的变形和表面结构的变化，且随着激光能量的增加，表面结构的变化也会越明显；此外，强激光冲击还可以引起NiTi合金的相变和晶格改变等效应，这些效应对于改善NiTi合金的力学性能和生物相容性等方面具有一定的意义。
参考文献
[1]Xu,R.,Zhang,L.,&Gong,J.(2016).EffectoflasershockpeeningonmicrostructureandpropertiesofTiNishapememoryalloy.MaterialsScienceandEngineering:A,651,263-270.
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