Ti-Ni합금은 CsCl구조의 B2상, monoclinic 구조의 B19'(M)상과 rhombohedral 구조의 R상(R)이 나타난다고 알려져 있고, 이들 상의 변태에 의해 열탄성 마르텐사이트와 응력유기 마르텐사이트에 의한 형상기억효과와 초탄성 효과를 가지고 있다. 또한 Ti-Ni 합금은 우수한 형상기억특성을 가질 뿐만 아니라 생체적합성, 가공성 및 내식성 등이 뛰어나 공업분야 및 생체분야에서 폭 넓게 활용되고 있다. Ti-Ni합금의 형상기억특성은 냉간가공 후 어닐링 처리의 온도와 시간에 따른 matrix 내 Ni의 농도, 석출물의 밀도와 크기, 전위밀도와 전위주위의 응력장에 의해 영향을 받는다고 알려져 있다. 본 연구에서는 Ti-Ni합금의 형상기억 특성 및 변태온도에 미치는 영향을 조사하기 위해 다양한 냉간가공률의 시료를 제작하여 다양한 온도에서 Annealing 처리를 하여 냉간가공률 및 Annealing 온도가 형상기억특성에 미치는 영향을 조사하였다. Ti-50.4 at.% Ni 합금은 진공 아크 용해로에서 용해 하였으며, 용해된 Ingot는 열간단조 및 열간 압출한 후 냉간 인발과 중간온도에서 어닐링을 반복하면서 직경 0.5mm의 선재로 만들었다. 최종적으로 제작한 선재의 냉간가공률은 9.5%, 18.2%, 34.5%, 45% 이었다. 각 시편은 5X10-5torr의 진공으로 석영관에 진공 봉입하여 각각 673K, 723K, 783K에서 1hr 열처리 하였다. 합금의 형상기억특성과 변태온도는 DSC에 의해 조사되었다. DSC 측정 결과, 냉간가공률이 증가함에 따라 마르텐사이트 변태 온도는 감소하였고, 어닐링 온도가 증가함에 따라 마르텐사이트 변태 온도는 증가하였다. 또한 가공률이 증가하여도 R상 변태온도는 큰 변화가 없었고, Annealing온도가 증가함에 따라 R상 변태온도는 감소하였다. 또한, 형상기억특성은 인장시험기를 이용한 정하중 열싸이클 테스트를 이용하여 평가 하였다. 냉간 가공률이 증가함에 따라 안정한 형상기억특성을 나타내었다.
최근 구조용 강재의 제조 및 적용에 있어 기계적 성질 제어의 필요성이 증가하고 있으며, 이는 공정 중의 미세조직 변화의 예측을 필요로 한다. 이에 상변태 현상에 대한 다양한 모델이 제안되고 있으며, 특히 등온 변태 모델과 비 등온 과정을 미소의 등온구간의 합으로 가정한 가산법칙의 적용을 기본으로 하고 있다. (중략)
It is very difficult to analyze the transient temperature distribution during quenching of the steel because of coupled effects among temperature, structures and stresses. In this paper, using Inoue's equation of evolution and mixture rule, transient temperature distribution is calculated by the finite element method considering latent heat of transformation structure and temperature dependence of physical and mechanical prperties for the 0.45% carbon cylindrical steel bar with 40mm diameter and 20mm height during end-quenching.
The microstructures of the HAZ (Heat Affected Zone) are generally different from the base metal due to rapid thermal cycle during welding process. Particuraly, CGHAZ (Coarsened Grain Heat Affected Zone) near the fusion line is the most concerned region in which many metallurgical and mechanical discontinuities have been normally generated. A computer program by the numerical formularization of phase transformation during cooling with different rates was developed to generate the CCT diagram, and to predict microstructural (phase) changes in the CGHAZ. In order to verify simulated results, isothermal and continuous cooling transformation experiments were conducted. The simulated and experimental results showed that the developed computer model could successfully predict the room temperature microstructural changes (changes in volume fraction of phases) under various welding conditions (heat input & cooling rate $(Δt_{8/5})$).
오스테나이트계 스테인레스강 용접부의 .delta.-페라이트 생성인자에 관한 위의 실험결과로부터 아래의 결론을 얻을 수 있다. (1) 오스테나이트계 스테인레스강 용접부의 .delta.-페라이트는 에너지적으로 불안정한 상으로서, 오스테나이트로의 변태가 비가역적(irreversible)이다. (2) .delta.-페라이트의 생성 및 변태에는 합금원소의 확산이 반드시 수반되며, 최종 .delta.-페라 이트 함량은 정성적으로 다음과 같이 표시된다. 페라이트함량=primary페라이트-변태한 페라이트 (3) .delta.-페라이트 생성에 일차적으로 영향을 미치는 이자는 화학조성(Cr-당량/Ni-당량)이며, primary 변태양상 및 냉각속도에도 크게 의존한다. (4) 용착부 .delta-페라이트는 대개 Vermicular와 Lathy의 혼합조직으로 존재하며, 열영향을 받 을수록 에너지적으로 안정한 Globuar 형상으로 변해간다.
강자성 형상기억합금은 기존의 압전재료 및 열적 형상기억합금을 이용한 전기-열-기계적 거동의 액츄에이터 재료를 대신할 수 있는 새로운 고성능 액츄에이터 재료로서 각광을 받고 있다. 그러한 강자성 형상기억합금들 중의 한 종류로서 단결정 및 다결정 $Ni_{2}MnGa$ 합금을 이용하여 자장인가시 변형을 관찰하였다. 거대 자장 유기 변형률을 설명하기 위하여 두 모델이 제안되었다. 변태 온도보다 낮은 온도에서는 마르텐사이트 상의 재배열에 의하여 변형이 일어났으며, 그 변태온도보다 높은 온도에서는 상변태에 의한 변형이 일어났다. 미세구조 관찰을 통하여 인가 자장의 방향에 따라 우선적으로 형성되는 마르텐사이트상을 관찰하였다.
비정량적 조성을 가진 비정질 산화타이타늄 박막을 반응성 스퍼터링으로 제조한후, $500^{\circ}C$~$600^{\circ}C$에서 10분-3시간 열처리후 냉각속도를 달리하였을 때의 상변태과정을 고찰하였다. 10분-30분정도의 단기간의 열처리후 급냉한 경우에는 Mageneli상이 관찰되어 비정상정 상($TiO_{2-x}$)이 산화되는 속도가 결정화속도보다 훨씬 느린 것으로 생각되었다. 그러나 열처리 유지시간이 증가하면 $500^{\circ}C$에서 부터의 느린 냉각과정에서는 Magneil가 anatase로 변화하며 변태한 anatase는 저온에서는 rutile로 변화하지 않았으나 $500^{\circ}C$~$300{\circ}C$의 온도 구간을 비교적 빠르게 냉각하면 Matneli상은 직접 rutile상으로 변화할 수 있는 것으로 고찰되었다. 또한 $600^{\circ}C$에서 냉각시에도 rutile상이 형성됨으로서 rutile상은 $500^{\circ}C$이상의 고온에서도 이 상ㅇ르 거치지 않고 변태할 수 있는 것으로 분석된다. 결정화 및 산화과정은 부피의 변화를 야기하여 박막의 표면 형상의 변화도 가져옴이 관찰되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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