中文摘要：

本项目拟采用实验、理论分析和数值计算相结合的方法研究生物医学材料NiTi弹性形状记忆合金在热-力耦合条件下的疲劳、断裂和失效行为。主要内容是系统研究: (1)NiTi形状记忆合金失效过程区内相变和塑性变形与静水应力之间的本构关系以及本质上的相互影响规律; (2)在不同条件下(包括热载荷、静载和循环载荷)相变应变、材料相间性能不匹配以及塑性变形对形状记忆合金断裂阻力和失效行为的影响; (3)材料的结构疲劳和功能疲劳行为以及显微机理和影响因素, 揭示相变和超弹性以及塑性变形对疲劳裂纹扩展影响的规律。本项目的预期研究成果将把我们对形状记忆合金材料疲劳、断裂和失效行为方面的基本认识向前推进一大步, 并将对生物医学形状记忆合金材料设计和加工等提供重要的基础性理论指导, 还将对生物医学形状记忆合金结构、装置和器件的优化设计、安全性和可靠性评价, 以及寿命预测等提供重要的理论依据。

结论摘要：

本项目对应用前景良好的生物医用多孔NiTi 超弹性形状记忆合金的制备和孔隙特性、相变和超弹性特征、在不同承载条件下的疲劳、断裂和失效行为进行了全面而深入的研究。主要研究进展和创新方面包括发明了一种利用造孔剂结合梯级热等静压或常规烧结制备孔隙形状规则、孔隙尺寸大及可变孔隙率多孔NiTi形状记忆合金的方法，所制备的多孔合金具有优异的力学性能和超弹性；首次系统而深入地研究了多孔NiTi 形状记忆合金在不同应变水平循环载荷下的疲劳行为，指出了孔隙结构在压缩循环载荷下的致密化倾向以及其对结构疲劳和功能疲劳的关键影响作用；采用造孔技术结合粉末冶金烧结工艺获得可控微孔结构多孔NiTi合金这一材料制备方法论和成形理论为多孔NiTi合金在生物医学领域以及减振和能量吸收领域的应用拓展了更大的空间。本项目的研究成果把多孔NiTi形状记忆合金的制备理论、相变和超弹性行为以及疲劳、断裂和失效行为方面的基本认识向前推进了一大步, 可为生物医用多孔NiTi合金材料设计和加工等提供重要的基础理论指导, 还可为生物医用形状记忆合金结构、装置和器件的优化设计和可靠性评价以及寿命预测等提供重要的理论依据。