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제안 방법
- %Ni-8t.%Cu 3원합금을 이용하여 정온인장 시험에 의한 형상회복변형율과 형상회복응력을 측정하고 정응력하에서 피로시험을 따른 결과를 조사하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- %Ni-8at.%Cu 합금 잉곳트는 스폰지 Ti상, 입상 Ni 및 무산소 Cu를 소정의 비율로 평량한 후, 흑연도가니에 장입하고 진공 고주파 용해하여 제작하였다. 잉곳트는 1130℃에서 열간압연하여 두께 1.
- % Ni-8at.%Cu 합금을 이용하여 일정한 하중범위내에서 피로사이클을 시행한 후, 형상회복효과 즉 형상회복변형율 및 형상회복 응력을 측정, 고찰을 진행하였다.
- 2 %. 4.8 %, 5.7 %에 이르렀으며 이후, 하중을 제거하고 Af이상의 온도로 가열하여 형상회복변형율 및 형상회복응력을 측정하였다. Fig.
- 5 mm의 판재로 가공하였고, 시편은 이 판재로부터 폭 3 mm, 평행부 길이 8 mm인 dog-bone 타입의 형상으로 제작하였다. 그 후 용체화 처리는 시편의 산화를 방지하기 위하여 시편을 석영관에 진공 봉입한 후, Lineberg/Blue 전기로를 이용하여 1130℃에서 1시간 유지 후 얼음물 속에서 석영관을 파괴하는 담금질을 실시하였다. 이후 시편을 시효처리하기 위해서 730℃에서 2시간 유지 후 상온의 물속에 급냉을 실시하였다.
- 하중을 완전히 제거한 후 챔버 내의 온도를 상승시켜 형상기억변형을 측정한다. 또한 별개의 시편으로 동일한 실험을 진행하여 하중을 완전히 제거한 후 변위제어로 온도 상승에 따른 형상기억회복응력을 구하였다. 피로시험은 하중제어로 정현파, 하중비 R은 0.
- 우 등14)의 TiNi 형상기억합금의 시효처리 연구결과에서 시효처리의 온도나 시효시간에서 액추에이터에 이용할 경우 550℃ 이상에서 1시간 이상 시효처리할 경우의 조건이 온도이력이 가장 적게 나타나므로 본 연구의 730℃ 1시간 시효처리가 유리하다고 생각된다. 또한, DSC 곡선으로부터 법선외삽법(tangential extrapolation)에 따라서 Ms(마르텐사이트 변태개시온도)는 12℃, Mf(마르텐사이트 변태종료 온도)는 -13℃, As(오스테나이트 변태개시 온도)는 19℃, Af(오스테나이트 변태종료 온도)는 35℃로 결정하였다. 이의 결과를 토대로 Ti-44.
- %Cu 합금 잉곳트는 스폰지 Ti상, 입상 Ni 및 무산소 Cu를 소정의 비율로 평량한 후, 흑연도가니에 장입하고 진공 고주파 용해하여 제작하였다. 잉곳트는 1130℃에서 열간압연하여 두께 1.5 mm의 판재로 가공하였고, 시편은 이 판재로부터 폭 3 mm, 평행부 길이 8 mm인 dog-bone 타입의 형상으로 제작하였다. 그 후 용체화 처리는 시편의 산화를 방지하기 위하여 시편을 석영관에 진공 봉입한 후, Lineberg/Blue 전기로를 이용하여 1130℃에서 1시간 유지 후 얼음물 속에서 석영관을 파괴하는 담금질을 실시하였다.
- 또한 별개의 시편으로 동일한 실험을 진행하여 하중을 완전히 제거한 후 변위제어로 온도 상승에 따른 형상기억회복응력을 구하였다. 피로시험은 하중제어로 정현파, 하중비 R은 0.1, 하중반복수는 0.1 Hz로 하면서 사이클수를 0, 10, 100, 400회까지 점차 증가시키면서, 각 단계에서의 형상기억변형율과 형상기억회복응력을 측정하였다.
- 이때 탄성변형 및 의탄성에 의한 변형은 회복된다. 하중을 완전히 제거한 후 챔버 내의 온도를 상승시켜 형상기억변형을 측정한다. 또한 별개의 시편으로 동일한 실험을 진행하여 하중을 완전히 제거한 후 변위제어로 온도 상승에 따른 형상기억회복응력을 구하였다.
대상 데이터
- 온도유기변태를 측정하기 위해 DSC(Perkins-Elmer, Pyris 1)를 사용하였다. 인장실험 및 일정한 하중에서 사이클제어를 통한 실험은 Instron model 8801을 사용하였으며 변위의 측정은 Epsilon사의 변위측정길이 5 mm인 miniature extensor meter을 사용하였다. 형상회복 변형율은 온도가 일정하게 유지되는 챔버 내에 시편을 장착한 후, 하중제어를 통하여 인장응력에 도달할 때까지 변형을 시킨 후 하중을 제거한다.
- 피로시험의 부하응력을 결정하기 위해서 정온인장 시험 결과인 Fig. 2를 참고하여 회복응력이 가장 크게 나타나는 부하응력 75 MPa과 150 MPa을 선택하였다.
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