時效處理對Ti49Ni41Cu10形狀記憶合金塊材之超彈性與彈熱效應研究

Abstract

"本文研究Ti49Ni41Cu10形狀記憶合金塊材於固溶處理後進行時效處理，並針對其相變態行為、顯微結構、壓縮超彈性及彈熱效應等性質加以探討。於400℃及500℃時效處理時，基地析出片狀Ti(Ni,Cu)2析出物，其周圍之應力場可為B19麻田散體相的異質成核點，使原先基地較低溫度之(B2↔B19)2相變態逐漸轉變為較高溫度之(B2↔B19)1相變態。經400℃時效處理168小時試片具有最優異的應力循環穩定性以及彈熱效應性能，因時效處理產生之Ti(Ni,Cu)2析出物具析出強化效果，於應力循環訓練過程中可有效阻擋差排滑移，使其相變態行為、超彈性性能保持穩定，且疲勞抗性佳。透過數位影像相關係數法與紅外線之影像分析，於壓縮實驗過程觀察應變場以及溫度變化分布，可發現試片整體之相變態十分均勻，經1000次訓練後絕熱降溫變化量僅下降5.5%，保有-17.0 K之溫度變化量，並且於60℃操作溫度下材料效能係數高達26.0，與普遍TiNi二元形狀記憶合金相比更為優秀。經500時效處理24小時試片因尺寸較大的Ti(Ni,Cu)2析出物長大佔據基地，使其擁有(B2↔B19)1 以及(B2↔B19)2之多階段相變態，雖因析出物成長失去與基地之整合性，在應力循環訓練過程中抵抗塑性變形能力不如400℃時效處理168小時者，但由於應力循環訓練後材料內部導入差排，使超彈性性質穩定，且相變態溫度範圍變寬，低溫之(B2↔B19)2相變態可提供彈熱效應溫度變化，進一步擴展彈熱效應使用範圍。"