在鐵錳矽中添加第四元素Al、Mo、Co、Nb、Cr, 觀察形狀回復率的差別, 選擇形狀回
復最好的試料做循環效應(cycling effect)測試。循環效應採用熱循環(thermal cy-
cling)及拉伸循環 (tensile stress cycyling)。
本實驗共煉 6爐料。從金相照片及 X光繞射分析知道材料為母相(γ)FCC 結構及麻田
散相(ε)HCP 兩相共存的結構, 母相的晶格參數為a=3.6 ,麻田散相的晶格參數為a=
2.5 c=4.15 c／a=1.63386 。從固定位移的拉伸曲線, 計算各爐料的形狀回復率
, 以FMS6(Fe-2.85Mn-5.1Si-4.9Cr) 的形狀回復率最高, 可達100%的形狀回復, 故以
FMS6為研究系統做循環效應測試。熱循環測出來的結果無法定義M 及As溫度, 這跟Ne
el temperature(T )有關, 因為當溫度下降到達T 時, 材料中所殘留的母相, 因為開
始具有 antiferromagnetic的結構, 故母相會變得極為穩定, 而不再轉換成麻田散相
, 所以M 溫度無法定義, 相同的情況, 因為材料本身即具有母相, 故As溫度無法定義
。熱循環試驗的結果,A 、Ms均隨著循環次數增加而降低, 這表示母相變得極為穩定
, 這可能是重覆地使母相具有 antiferromagnetic的結構, 使母相漸漸地趨向穩定。
拉伸循環顯示0.5%應變對應的最大應力及雙向回復率均隨著循環次數增加而增加, 而
形狀回復率則因此而降低。穿透式電子顯微鏡觀察第 1次和第14次拉伸完未加熱及拉
伸完加熱 300℃的微觀結構, 觀察的結果為拉伸完未加熱會產生疊差及差排, 在加熱
過後, 疊差數目均會減少, 差排在第 1次拉伸完加熱後, 會沿著疊差的方向排列, 但
在第14次拉伸完加熱後, 差排數目減少, 而且ε麻田散相的數量會增加。又觀察到有
許多疊差藉著pole mechanism形成互相重疊的疊差, 而此重疊的疊差即是ε麻田散相
, 所以ε麻田散相即隨著拉伸次數增加而增加, 又ε麻田散相可阻止差排的運動, 所
以造成拉伸循環所看到的現象。
由這些微觀結構上的變化, 我們認為鐵錳矽鉻合金的記憶機構為外力作用產生Shock-
ley 部份差排, 造成γ←ε的相轉換, 在藉由加熱, 使Shockley部份差排越過短程阻
礙, 造成形狀回復。