Ti-50.4 at.% Ni 합금의 기계적 성질 및 형상기억특성에 미치는 냉간가공률 및 시간, 온도구배 열처리의 영향 The effect of cold working rate and time, temperature gradient annealing on mechanical properties and shape memory characteristics of Ti-50.4 at.% Ni alloy원문보기
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Ti-50.4 at.% Ni 합금의 기계적 성질 및 형상기억특성에 미치는 냉간가공률 및 시간, 온도구배 열처리의 영향 The Effect of Cold Working Rate and Time, Temperature Gradient Annealing on Mechanical Properties and Shape Memory Characteristics of Ti-50.4 at.% Ni Alloy 금속공학과 고 원 기 지 도 교 수 김 재 일 Ti-Ni 합금은 우수한 형상기억효과와 초탄성효과, 2방향 형상기억효과를 가진다고 알려져 있다. 이러한 특성으로 인해 오늘날에는 생체재료, 공업재 료로써 다앙햔 분야에 사용되어지고 있다. 최근에는 온도센서와 액츄에이터 의 역할을 동시에 수행하는 스마트 재로로써 기계, 항공, 의료 분야의 초소 형 액츄에이터로 널리 사용되어지고 있다. Ti-NI 합금의 상의 종류는 CsCl 구조의 B2(A)상, monoclinic 구조의 B19'(M)상과 rhombohedral 구조의 R상(R) 이 존재하고, 이 세가지 상들 사이에서 B2↔monoclinic(A↔M)변태, rhombohedral↔monoclinic(R↔M)변태, rhombohedral↔B2(R↔A)변태의 세가지 상변태가 가능하다. 세가지 상변태 모두 격자변형을 가지며, 마르텐사이트 변태 를 한다. 하지만, Ti-Ni합금이 가지는 단시간의 빠른 A↔M 변태(단위 온도 당 짧은 변태 인터발)로 인해 합금의 사용이 On/Off용의 단적인 형태의 액 츄에이터로 사용되어지고 있다. 본 연구에서는 열처리 시간 및 온도 구배열 처리를 도입하여 시편의 길이 방향에 따라 상변태가 연속적으로 일어나게 함으로써 단위 온도당 발생하는 A↔M변태의 양을 조절하여 변태인터발을 넓히고자 하였다. 또한, 각각 9.5, 18.2, 31.3, 45% 의 냉간가공률의 시편을 제작하여 냉간가공률에 의해 도입된 전위가 합금의 형상기억특성과 초탄성 특성에 미치는 영향과 함께 변태온도에 미치는 영향을 조사하였다. 시차 주사 열분석 결과, 일반 어닐링 처리된 시편과 달리 시간구배열처리 된 시편은 길이 방향에 따라 변태온도의 변화가 뚜렷히 관찰되었다. 마르텐 사이트 변태인터벌(Ms-Mf)은 약 70K로 일반열처리재 보다 컸으며, 시편의 길이방향에 따른 변태온도의 변화는 냉간가공률이 증가할수록 더욱 증가함 을 관찰하였다. 마르텐사이트 변태온도는 냉간가공률이 증가함에 따라 감소 하였고, 열처리온도가 증가함에 따라 증가하였다. R상 변태온도는 열처리온 도가 증가함에 따라 감소하였고, 냉간가공률의 변화에 대해서는 크게 영향 을 받지 않았다. 인장시험 결과, 등온 열처리재에 보다 시간 및 온도구배 열 처리재의 변태기울기가 더욱 낮은 것을 관찰하였으며, 시간구배 열처리재보 다 온도구배 열처리재에서 응력이 증가함에 따라 낮은 변태기울기를 나타내 었다. 슬립임계응력은 냉간가공률이 증가함에 따라 증가하였고, 열처리 온도 가 증가함에 따라 감소하였다. 최대회복변형률은 가공률의 변화 및 열처리 온도 변화에 크게 의존하지 않았다.ㅍ
Ti-50.4 at.% Ni 합금의 기계적 성질 및 형상기억특성에 미치는 냉간가공률 및 시간, 온도구배 열처리의 영향 The Effect of Cold Working Rate and Time, Temperature Gradient Annealing on Mechanical Properties and Shape Memory Characteristics of Ti-50.4 at.% Ni Alloy 금속공학과 고 원 기 지 도 교 수 김 재 일 Ti-Ni 합금은 우수한 형상기억효과와 초탄성효과, 2방향 형상기억효과를 가진다고 알려져 있다. 이러한 특성으로 인해 오늘날에는 생체재료, 공업재 료로써 다앙햔 분야에 사용되어지고 있다. 최근에는 온도센서와 액츄에이터 의 역할을 동시에 수행하는 스마트 재로로써 기계, 항공, 의료 분야의 초소 형 액츄에이터로 널리 사용되어지고 있다. Ti-NI 합금의 상의 종류는 CsCl 구조의 B2(A)상, monoclinic 구조의 B19'(M)상과 rhombohedral 구조의 R상(R) 이 존재하고, 이 세가지 상들 사이에서 B2↔monoclinic(A↔M)변태, rhombohedral↔monoclinic(R↔M)변태, rhombohedral↔B2(R↔A)변태의 세가지 상변태가 가능하다. 세가지 상변태 모두 격자변형을 가지며, 마르텐사이트 변태 를 한다. 하지만, Ti-Ni합금이 가지는 단시간의 빠른 A↔M 변태(단위 온도 당 짧은 변태 인터발)로 인해 합금의 사용이 On/Off용의 단적인 형태의 액 츄에이터로 사용되어지고 있다. 본 연구에서는 열처리 시간 및 온도 구배열 처리를 도입하여 시편의 길이 방향에 따라 상변태가 연속적으로 일어나게 함으로써 단위 온도당 발생하는 A↔M변태의 양을 조절하여 변태인터발을 넓히고자 하였다. 또한, 각각 9.5, 18.2, 31.3, 45% 의 냉간가공률의 시편을 제작하여 냉간가공률에 의해 도입된 전위가 합금의 형상기억특성과 초탄성 특성에 미치는 영향과 함께 변태온도에 미치는 영향을 조사하였다. 시차 주사 열분석 결과, 일반 어닐링 처리된 시편과 달리 시간구배열처리 된 시편은 길이 방향에 따라 변태온도의 변화가 뚜렷히 관찰되었다. 마르텐 사이트 변태인터벌(Ms-Mf)은 약 70K로 일반열처리재 보다 컸으며, 시편의 길이방향에 따른 변태온도의 변화는 냉간가공률이 증가할수록 더욱 증가함 을 관찰하였다. 마르텐사이트 변태온도는 냉간가공률이 증가함에 따라 감소 하였고, 열처리온도가 증가함에 따라 증가하였다. R상 변태온도는 열처리온 도가 증가함에 따라 감소하였고, 냉간가공률의 변화에 대해서는 크게 영향 을 받지 않았다. 인장시험 결과, 등온 열처리재에 보다 시간 및 온도구배 열 처리재의 변태기울기가 더욱 낮은 것을 관찰하였으며, 시간구배 열처리재보 다 온도구배 열처리재에서 응력이 증가함에 따라 낮은 변태기울기를 나타내 었다. 슬립임계응력은 냉간가공률이 증가함에 따라 증가하였고, 열처리 온도 가 증가함에 따라 감소하였다. 최대회복변형률은 가공률의 변화 및 열처리 온도 변화에 크게 의존하지 않았다.ㅍ
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