인공근육용 Ni-Ti계 합금 세선의 상변태 및 회복특성에 미치는 열처리 영향

Abstract

인공근육용 형상기억합금 세선의 어닐링 온도에 따른 변태온도 및 변태히스테리시스 등과 같은 변태특성 및 인장변형 특성과 실제 응용상의 문제점을 검토하기 위하여 인장변형 후 Af 온도 이상으로 가열하여 형상회복률 및 역변태 온도의 변화를 조사한 결과 다음과 같은 결론를 얻었다.

(1) 역변태시 가열온도 및 가열온도에서의 유지시간에 따른 변태온도의 변화를 조사한 결과 가열온도가 상승하면 Ms 온도는 저하하였으며 heat flow 역시 감소하였다. 또한 동일한 가열온도에서 유지시간이 증가하면 Ms 온도는 저하하였다

(2) 200 ～ 600 ℃ 구간에서 어닐링하여 변태특성을 조사한 결과 고온측에서 B2 → R상 변태에 해당하는 발열피크가, 저온측에서 R상 → B19' 마르텐사이트 변태에 해당하는 발열피크가 관찰되었다. 어닐링 처리온도가 상승함에 따라 R상 변태 개시온도는 큰 변화가 없었으나 B19' 마르텐사이트 변태 개시온도는 상승하며 heat Flow 역시 증가하였다.

(3) 소정의 온도에서 어닐링하여 실온에 냉각한 후 인장변형한 시편의 경우에는 응력-변형률곡선에서 변형률 축과 수평인 구간이 관찰되며 이는 낮은 응력에서도 가동이 가능한 R상 베리언트의 합체 및 변형유기 B19' 마르텐사이트가 생성에 기인한다. 그러나 어닐링후 액체질소 온도까지 냉각한 경우에는, 베리언트 합체 및 변형유기 B19' 마르텐사이트가 생성되는 구간에서 완만한 응력의 증가를 나타냈다.

(4) 어닐링 온도에 따른 형상 회복률을 비교해보면 어닐링 후 실온에 냉각한 경우에는 200℃ 및 300℃ 어닐링에서는 형상회복률이 약 78%정도로 나타났으며 400, 500℃ 어닐링온도에서는 형상회복률이 95%이상으로 증가하였으나 600℃에서는 다시 감소하였다. 어닐링후 액체질소에 냉각한 시편들의 경우에도 실온에 냉각한 경우와 유사한 경향을 나타냈으나 동일한 어닐링온도에서의 형상회복률을 비교하면 어닐링 후 액체질소 온도에 냉각한 경우보다 실온에 냉각한 경우가 형상회복률이 더 높게 나타났다.

(5) 형상회복시 측정한 역변태 온도와 인장변형 전 DSC로부터 구한 역변태 온도를 비교하면 인장변형 후의 As온도는 전체적으로 높게 나타났으며 Af 온도의 경우에는, 저온의 어닐링온도에서는 큰 차이를 나타내지는 않으나 400℃이상의 어닐링에서는 인장변형 후의 Af 온도가 더 높게 나타났다.