[생활과 화학]형상기억합금(nitinol)

소개

생활과 화학 레포트 자료입니다.

목차

1. 형상기억합금의 정의 및 이해
2. Ti-Ni계 형상기억합금
3. Ti-Ni계 형상기억합금의 제조
4. Ti-Ni계 형상기억합금의 응용

본문내용

1. 형상기억합금의 정의 및 이해
형상기억합금이란 이름 그대로 형상을 기억하는 합금이다. 일반적으로 금속재료의 경우 외력이 가해져 탄성변형이 유발되었을 때 외력을 제거하면 원래의 형상으로 되돌아간다. 하지만 변형이 탄성영역을 지나면 소성변형이 발생하고 이는 외력을 제거해도 원상태로 되돌아가지 않는다. 이와 같이 일반적인 금속재료는 소성변형에 의해 변형이 영원히 잔류하므로 공업적으로 널리 사용된다.
하지만 형상기억합금에서는 탄성영역을 넘어서는 외력이 작용하여 소성변형에 상당하는 변형이 남는데 이 변형은 가열함에 따라서 원래의 상태로 되돌아온다. 즉 이 합금은 일단 어떤 형상을 기억하면 여러 가지 형상으로 변형시켜도 적당한 온도로 가열하면 변형전의 형상으로 되돌아오는 성질이 있다.

2. Ti-Ni계 형상기억합금
형상기억효과를 나타내는 Ti-Ni합금은 Ti와 Ni을 원자의 수로 동량씩, 즉 원자비 1:1로 함유한 합금이다. Ti과 Ni은 비중이 다르므로 중량비는 Ti 45%, Ni55%이다. 원자비 1:1의 Ti-Ni합금은 단지 Ti과 Ni이 혼합된 합금이 아니고 양쪽의 원자가 교대로 정렬한 규칙구조로 되어 있는 금속간 화합물이다.
Ti-Ni합금의 마르텐사이트 변태온도는 합금의 성분조성, 열처리, 가공방법 등 많은 요인에 의해서 결정되는데 합금 조성이 가장 지배적이다. 일반적으로 Ti-Ni합금에서 Ti의 함유량이 48 at.%이하가 되면 그 변태온도(마르텐사이트 변태 개시온도, Ms)가 100K이하로 감소한다고 알려져 있고 0.1 at.%의 차이가 약 10K정도의 변태온도 변화를 가져온다. 따라서 변태온도를 일정하게 유지하기 위해서는 극히 정확한 조성의 컨트롤이 요구된다. 또한 현재 실용화되어 사용되고 있는 Ti-Ni 2원합금은 그 변태온도(Ms)가 330~220K으로 그 사용온도에 제약이 있다. 이러한 이유로 Ti-Ni 2원 합금에 제 3원소첨가에 대한 많은 연구가 실행되고 있다.
Ni를 Cu로 치환할 경우 슬립임계응력이 증가하여 변태이력이 감소하므로 형상기억특성과의탄성거동에 많은 영향을 미치고 있다. Ti-Ni-Nb합금의 경우는 TiNi내부에 Nb가 순Nb로 존재하여 변태이력을 아주 크게 하기 때문에 파이프 커플링 등에 사용되어진다.

참고자료

· 없음