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南 台 科 技 大 學 化 學 工 程 與 材 料 工 程 系 材料科學與工程 期末報告 題目 形狀記憶型合金 班級： 化材四甲

南 台 科 技 大 學 化 學 工 程 與 材 料 工 程 系 材料科學與工程 期末報告 題目 形狀記憶型合金 班級： 化材四甲 學號 ： 4940039 、 49940041 、 49940914 、 49940021 姓名：王呈欽、辛嘉豪 、葉 育 睿、徐昌麟 指導老師：蔡明雄 教授 中華民國 102 年 12 月 23 日. 形狀 記憶合金最常見的是鈦鎳形狀記憶合金，其他的還有銅基，鐵基等鈦鎳形狀憶合金的比例約原子百分比 49:51~51:49 其變態溫度在這百分比內有很大的差異所以在溶煉時要準控制成分，為改善其性質可能會添加其他合金元素如銅，釩，鉻等 。.

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南 台 科 技 大 學 化 學 工 程 與 材 料 工 程 系 材料科學與工程 期末報告 題目 形狀記憶型合金 班級： 化材四甲

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  1. 南台科技大學 化 學 工 程 與 材 料 工 程 系 材料科學與工程 期末報告 題目 形狀記憶型合金 班級： 化材四甲 學號：4940039、49940041、49940914 、49940021 姓名：王呈欽、辛嘉豪、葉育睿、徐昌麟 指導老師：蔡明雄 教授 中華民國102年12月23日

  2. 形狀記憶合金最常見的是鈦鎳形狀記憶合金，其他的還有銅基，鐵基等鈦鎳形狀憶合金的比例約原子百分比49:51~51:49其變態溫度在這百分比內有很大的差異所以在溶煉時要準控制成分，為改善其性質可能會添加其他合金元素如銅，釩，鉻等。形狀記憶合金最常見的是鈦鎳形狀記憶合金，其他的還有銅基，鐵基等鈦鎳形狀憶合金的比例約原子百分比49:51~51:49其變態溫度在這百分比內有很大的差異所以在溶煉時要準控制成分，為改善其性質可能會添加其他合金元素如銅，釩，鉻等。

  3. 　形狀記憶合金(Shape Memory Alloy，簡稱SMA)是一種能夠記憶原有形狀的機能材料，當合金在低於變態溫度下受到有限度的塑性變形後，可由加熱的方式使其恢復到變形前的形狀，這種特殊的現象稱為形狀記憶效應(Shape Memory Effect，簡稱SME)；除上述形狀記憶效應外，這種合金的另一個獨特性質是在高溫（奧氏體狀態）下，施以一應力使其受到有限度巨視上的塑性變形(非線性彈性變形)後，可利用釋放應力的方式使其恢復到變形前的形狀，此種特殊的現象稱為擬彈性(Pseudoelasticity，簡稱PE)或超彈性(Superelasticity)，這兩種形狀記憶合金的獨特性質在普通金屬或合金材料上是無法發現的。而形狀記憶合金的這些獨特性質源於其內部發生的一種獨特的固態相變——熱彈性馬氏體相變。

  4. 具有形狀記憶效應的合金應需具備下列幾種特性:具有形狀記憶效應的合金應需具備下列幾種特性: • (1) 相變態模式屬於滯熱變態(Athermal Transformation) • (2) 相變態模式在結晶學上具有可逆性 • (3) 低溫相為熱彈性麻田散體(ThermoelasticMartensite) • (4) 麻田散體內部的次組織為雙晶或疊差 • (5) 相變態過程中無差排滑移之不可逆塑性變形 • (6) 母相及麻田散體相皆為序化結構 • 　　形狀記憶效應最早被發現於Au-47.5at%Cd合金中(1951年由美國依利諾大學L.C.Chang及T.A.Read所發現)，而到1963年Ti-Ni合金的發現及運用，更使得形狀記憶合金備受重視。然而形狀記憶效應並不單只在金屬材料中發現，在陶瓷材料(Shape Memory Ceramics)與高分子材料(Shape MemoryPolymers)中亦可發現到此種性質。一般形狀記憶合金種類可分為鐵系及非鐵系合金兩大類，彼此各具有不同的優缺點。非鐵系形狀記憶合金具有較優秀的形狀記憶效應及機械

  5. 性質，因此工業用形狀記憶合金主要以非鐵系合金為主，其中又以TiNi基及Cu基合金的使用最為廣泛。至於什麼溫度才會記憶，因該說只要不要將合金熔化成液體，應該都可以回復到原來的形狀。性質，因此工業用形狀記憶合金主要以非鐵系合金為主，其中又以TiNi基及Cu基合金的使用最為廣泛。至於什麼溫度才會記憶，因該說只要不要將合金熔化成液體，應該都可以回復到原來的形狀。 • 　　　　　　　　　上圖.　取自維基百科

  6. 形狀記憶合金的記憶效應可以分為下列三種： • 1. 單程記憶效應（1-way）：形狀記憶合金在較低的溫度下變形，加熱後可恢復變形前的形狀，這種只在加熱過程中存在的形狀記憶現象稱為單程記憶效應。 • 2.雙程記憶效應（2-way）：某些合金加熱時恢復高溫相形狀，冷卻時又能恢復低溫相形狀，稱為雙程記憶效應。 • 3.全程記憶效應：加熱時恢復高溫相形狀，冷卻時變為形狀相同而取向相反的低溫相形狀，稱為全程記憶效應。 • 　　形狀記憶合金的應用：形狀記憶合金早期只應用在牙箍或是飛機的套筒接頭，從20世紀開始，這種合金開始在胸罩鋼絲裡應用，其合金接觸到體溫後，可以回復至原來的胸形；另一個當時較常使用的地方就是金屬眼鏡框，特別是讓在學青年使用，其合金讓眼鏡框在經過碰撞後，只泡泡熱水就能回復原狀，讓學生不會影響到視力。 • 而現今，形狀記憶金屬更廣泛的使用於航空工業與管道鋪設中，可變幾何雪佛龍由波音公司、通用電器飛機發動機公司、古德里奇公司、美國國家航空太空局與全日本航空公司共同開發，其利用金屬合金降低飛機發動機的聲音，並且成功應用於波

  7. 音777-300ER上。而再施做管道鋪設時管道的連接端會用液態氮來冷卻，使其收縮至更細小的形狀；待兩端接合後，再加熱令其回復原狀，使兩端緊貼在一起不能分開。音777-300ER上。而再施做管道鋪設時管道的連接端會用液態氮來冷卻，使其收縮至更細小的形狀；待兩端接合後，再加熱令其回復原狀，使兩端緊貼在一起不能分開。 • Until now, there are still some difficulties with shape memory alloys that must be overcome before they can live up to their full potential. These alloys are still relatively expensive to manufacture and machine compared to other materials such as steel and aluminum. Most SMA's have poor fatigue properties; this means that while under the same loading conditions (i.e. twisting, bending, compressing) a steel component may survive for more than one hundred times more cycles than an SMA element. • 資料來源：維基百科、奇摩知識家、eSMART

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