《表2 裂纹扩展速率-时间曲线的拟合参数》

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《微裂纹与相变温度阀值对NiTi合金失效的影响》

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为进一步分析裂纹扩展速率随加载时间的变化关系，提取图8中4条曲线的斜率-时间曲线，即裂纹扩展速率-时间曲线。由于速率-时间曲线在裂纹扩展过程抖动较严重，为便于观察对速率-时间曲线进行Double Boltzmann拟合，拟合后的曲线、拟合方程以及拟合参数，如图9和表2所示。从起裂点看，速率开始上升的时间点随温度的升高而提前，说明温度越高起裂的时间越早，这是由于高温导致原子键断裂更易，裂纹扩展所需能量阈值更低引起的。从裂纹扩展速率看，当温度在4～200 K时，裂纹扩展速率随温度的升高而加快，当温度达到300 K高于相变温度阈值，裂纹扩展速率的上升过程反而变缓。可以从应力诱导和温度诱导的耦合关系进行解释：当温度低于相变温度阈值时（4～200 K），温度诱导相变与应力诱导相变方向一致，系统在起裂前几乎全部转变为马氏体相（图7a）；当温度高于相变温度阈值时（300 K），温度诱导相变与应力诱导相变方向相反，系统在起裂前并未完成相变，在裂尖后方仍然存在奥氏体相，相变过程仍继续进行（图7b）。相变过程必然会消耗部分能量，导致给裂纹扩展的能力不足。从图9中可以看出，300 K的起裂初期，裂纹扩展速率经历了缓慢爬升过程。这一结论对于深入研究NiTi合金的裂纹扩展与相变温度阈值的耦合关系开启新思路。