臺大工學院簡訊

　　本研究比較並探討Ti₅₀Ni₄₈Fe₂及析出硬化型富鎳 Ti_49.2Ni_49.3Fe_1.5形狀記憶合金於壓縮循環附載下之超彈性與彈熱效應性能表現。研究結果顯示Ti_49.2Ni_49.3Fe_1.5形狀記憶合金可透過於400 °C時效處理以產生奈米級Ti₃Ni₄ 析出物，如圖一所示。在循環附載過程中，兩階段之B2⇆R⇆B19’相變態溫度範圍皆變寬、超彈性曲線逐漸變為線性超彈性，且其彈熱效應降低並達穩定。經400 °C時效處理150小時之Ti_49.2Ni_49.3Fe_1.5形狀記憶合金經1000次壓縮循環後仍保有最佳之彈熱效應，並在-40 °C至80 °C的溫度區間可產生-4.1 °C至 -7.0 °C的降溫效果，如圖二所示。研究結果顯示，經過循環壓縮之TiNiFe合金，其B19’相變態會被嚴重壓抑，並使變態溫度範圍大幅擴展至-50到-160°C間。同時循環變形亦使其Clausius–Clapeyron關係之斜率大幅降低至 0.5 MPa/°C，因而可有效擴展材料展現超彈性之溫度範圍，同時亦擴大其作為固態冷媒材料之可使用溫度範圍。本研究結果提供形狀記憶合金於循環使用過程中之性能變化資訊，同時提供透過循環變形以擴展相變態溫度範圍之方法，可用於製備具廣變態溫度範圍之形狀記憶合金與固態冷媒材料。（機械系陳志軒教授提供）

 

 

 

圖1 於400 °C時效處理(a)(b) 50小時(Fe1.5_50h)及(d)(e) 150小時(Fe1.5_150h)之Ti_49.2Ni_49.3Fe_1.5合金的顯微結構。(c)及(f)為此兩條件下於[111]_B2方向之電子繞射圖譜。

 

 

 

圖2 Ti₅₀Ni₄₈Fe₂ (Fe2Q)、時效50 小時之Ti_49.2Ni_49.3Fe_1.5 (Fe1.5_50h)及時效150小時之 Ti_49.2Ni_49.3Fe_1.5 (Fe1.5_150h)形狀記憶合金於不同測試溫度下所產生之彈熱效應溫度變化量。