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Ti-42.5at.%Ni-2.0at.%Cu합금의 인장 및 압축에 따른 형상기억특성에 관한 연구
A Study on the Shape Memory Characteristic Behaviors of Ti-42.5at.%Ni-2.0at.%Cu Alloys in Tension and Compression Condition 원문보기

한국안전학회지 = Journal of the Korean Society of Safety, v.24 no.5, 2009년, pp.1 - 5  

우흥식 (동국대학교 안전환경시스템공학과) ,  조재환 (동국대학교 대학원 안전환경시스템공학과) ,  박용규 (동국대학교 대학원 안전환경시스템공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

NiTiCu alloys can produce a large force per unit volume and operate with a simple mechanism. For this reasons, it has been widely studied for application as a micro actuator. So in this study, one-way and two way shape memory effects of Ti-42.5at%Ni-2.0at%Cu alloys are studied. In the case of one-wa...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 0at.%Cu 합금의 인장 및 압축하에서의 기계적 거동의 대칭성 및 비대칭성을 비교하고 이에 따른 의탄성 효과와 형상회복효과 즉 형상회복변형율 및 형상 회복 응력을 측정하고 외부 정응력의 변화에 따른 열변태 거동과 변태신율, 변태이력의 의존성을 연구하고 나아가 양방향 형상기억효과를 고찰하였다.
  • Ti-42.5at%Ni-2at%Cu 합금을 이용하여 정온인장 및 압축시험에 의한 형상회복 변형율 및 형상 회복 응력을 측정, 고찰을 하고 일정 인장응력 및 일정 압축응력에서의 열사이클에 따른 변태거동을 조사한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
  • 5mni의 판재로 가공하였고, 시편은 이 판재로부터 폭 3mm, 평행부 길이 8mm인 dog-bone 타입의 형상으로 제작하였다. 그 후 용체화 처리는 시편의 산화를 방지하기 위하여 시편을 석영관에 진공봉입한 후, Lin-dberg/Blue 전기로를 이용하여 1123K에서 1시간 유지 후 얼음물속에서 석영관을 파괴하는 담금질을 실시하였다.
  • 이때 변형전의 형상으로 복원하려는 형상기억변형율이 발생하며 이의 크기를 구한다. 또한, 별개의 시편으로 동일한 실험을 진행, 하중을 완전히 제거한 후 변위제어로 바꾸어서 온도 상승에 따른 형상기억 회복 응력을 구하였다. 정하중 열사이클 시험은 모상의 상태에서 하중을 가하지 않고 오스테나이트 변태 종료 온도(Af)까지 가열한 후 일정 하중을 가하여 유지한 후 -100℃까지 냉각한 후, 다시 최초의 Af 이상의 온도 100℃까지 가열하여 연신율 (£)-온도(T)곡선을 얻을 수 있도록 하였다.
  • 시편의 제조와 실험방법은 우 등分의 방법과 동일하며 이를 다시 서술하면, 스폰지 Ti상 입상 Ni 및 무산소 Cu를 소정의 비율로 평량한 후 흑연도가 니로에 장입한 후, 진공고주파유도 용해하여 Ti-42.5 at%Ni-2.0at%Cu 합금 잉곳트를 제조하였다. 제조된 잉곳트는 1123K에서 열간 압연하여 두께 1.
  • 또한, 별개의 시편으로 동일한 실험을 진행, 하중을 완전히 제거한 후 변위제어로 바꾸어서 온도 상승에 따른 형상기억 회복 응력을 구하였다. 정하중 열사이클 시험은 모상의 상태에서 하중을 가하지 않고 오스테나이트 변태 종료 온도(Af)까지 가열한 후 일정 하중을 가하여 유지한 후 -100℃까지 냉각한 후, 다시 최초의 Af 이상의 온도 100℃까지 가열하여 연신율 (£)-온도(T)곡선을 얻을 수 있도록 하였다. 이때의 가열 및 냉각속도는+100℃에서 -100℃의 범위에서 10℃/min.

대상 데이터

  • 의 온도기울기로 조정 가능한 chamber를 사용하였다. 온도의 가열은 히-터를 이용하였으며 냉각은 액체질소를 사용하였다.
  • 인장 및 압축실험과 정하중 열사이클 실험은 Instron 타입의 인장실험기를 사용하였으며, 변위의 측정은 Epsilon사의 변위측정길이 5mm 인 miniature extensor meter를 사용하였다.
  • 0at%Cu 합금 잉곳트를 제조하였다. 제조된 잉곳트는 1123K에서 열간 압연하여 두께 1.5mni의 판재로 가공하였고, 시편은 이 판재로부터 폭 3mm, 평행부 길이 8mm인 dog-bone 타입의 형상으로 제작하였다. 그 후 용체화 처리는 시편의 산화를 방지하기 위하여 시편을 석영관에 진공봉입한 후, Lin-dberg/Blue 전기로를 이용하여 1123K에서 1시간 유지 후 얼음물속에서 석영관을 파괴하는 담금질을 실시하였다.
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참고문헌 (8)

  1. J. V. Humbeeck, 'Non-medical Applications of Shape Memory Alloys', Material Science & Engineering A, pp. 134-148, 1999 

  2. K. Otsuka, and C. Wayman, 'Shape Memory Materials', Cambridge University Press, pp. 27-45,1988 

  3. R. F. Hamilton, H. Sehitoglu, Y. Chumlyakov and fr. J. Maier, 'Stress Dependence of the Hysteresis in Single Crystal NiTi alloys', Acta Materialia, 52, pp. 3383-3402, 2004 

  4. K. Wada and Y. Liu, 'Onthe Twe-way Shape Memory Behavior in NiTi Alloy - An Experimetal Analysis', Acta Materialia, 56, pp. 3266-3277, 2008 

  5. Wagoner Johnson, A., R. F, Hamilton, H. Sehitolu, G. Baillas, H. J. Maier, Y. I. Chumlyakov, and H. S. Woo, 'Analysis of Multistep Transformations in Single Crystal NiTi', Met. and Materials Trans., 36A:4, pp. 919-928,2005 

  6. 기성진, 우홍식, 박성범, 'Ti-50.4st.%Ni합금의 변태거동에 미치는 시효처리의 영향(II)'. 한국안전학회지, 제20권, 제3호, pp, 27-33, 2005 

  7. 형상기억합금개발위원회 역,'형상기억합금과 그사용방법', 기전연구사, , pp. 67-275, 1991 

  8. 우홍식, 박용규, 'Ti-42.5at.%Ni-10at.%Cu합금의 형상기억특성에 관한 연구', 한국안전학회지, 제24권, 제1호., pp. 26-30,2009 

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