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研究生:歐陽自明
研究生(外文):Tzu Ming Ou-Yang
論文名稱:鐵基形狀記憶合金腐蝕行為之研究
論文名稱(外文):A Study on the Corrosion Behavior of Fe-Based Shape Memory Alloys
指導教授:林昆明林新智林新智引用關係
指導教授(外文):K. M. Linh. C. Lin
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:材料科學學系
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1999
畢業學年度:87
語文別:中文
論文頁數:75
中文關鍵詞:鐵基形狀記憶合金電化學應力腐蝕形狀記憶效應
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本研究使用真空感應熔煉法,配製Fe64Mn30Si6(33號)、Fe59Mn30Si6Cr5(34號)及Fe65Mn13Si5Cr12Ni5(35號)三種形狀記憶合金,並施以滾軋處理,而後進行形狀記憶效應量測,並以化學浸泡、應力腐蝕斷裂及電化學三種試驗,探討三種合金之抗蝕性。
實驗結果顯示:三種合金形狀回復率大小依序為34號、33號及35號,後者雖因添加Cr及Ni可提高母相的c/a比值,但因α麻田散相之存在,導致形狀記憶效應為最差。在3.5% NaCl靜滯溶液之浸泡試驗中,三種合金之抗蝕性優劣依序為35號、34號及33號。35號合金抗蝕性與304不銹鋼相當,34號合金會造成局部腐蝕,33號合金之腐蝕產物會附著於基材,造成暫時性鈍化現象;若在流動溶液中,三種合金之抗蝕性順序不變,35號合金腐蝕速率幾乎不變,34號合金之局部腐蝕現象消失,腐蝕速率下降,而33號合金因腐蝕產物較不易附著於基材,導致腐蝕速率上升。在飽和硫化氫的應力腐蝕斷裂試驗中,雖然35號合金在大氣中具有最優良的抗拉強度,但因合金中層狀α麻田散相易於腐蝕,導致成為活性溶解路徑,在該腐蝕環境下造成抗拉強度明顯下降, 而33號及34號合金的抗拉強度降幅則相對較小。在電化學試驗中,三種合金之腐蝕電位高低依序為35號、34號及33號。經1000℃、2小時熱處理後,33號合金表面因產生Mn的空乏層,形成肥粒鐵相,使其腐蝕電位提高;34號合金則因ε麻田散相增加,造成腐蝕電位降低;35號合金腐蝕電位幾乎不變,但因α麻田散相之存在,在未達鈍化膜崩潰電位之前,即造成γ/α界面之金屬溶解,使α麻田散相剝落,而形成嚴重之孔蝕。
In this study, the chemical corrosion, electrochemical corrosion and stress corrosion of the Fe64Mn30Si6, Fe59Mn30Si6Cr5 and Fe65Mn13Si5Cr12Ni5 shape memory alloys were investigated. The shape memory effect was also studied. Experimental results show that Fe59Mn30Si6Cr5 has better shape memory effect than the other two. Because of the existence of α martensite, the shape memory effect of Fe65Mn13Si5Cr12Ni5 becomes the worst in the three alloys. In 3.5% NaCl solution, Fe65Mn13Si5Cr12Ni5 has the best corrosion resistance, equivalent to that of 304 stainless steel. The corrosion product of Fe64Mn30Si6 is adhered tightly on base material, acting a temporary passive layer to protect the base material from chemical attack. In Fe59Mn30Si6Cr5,a local corrosion phenomenon takes place, and it will accelerate the corrosion rate of the alloy. In the stress corrosion cracking test, Fe65Mn13Si5Cr12Ni5 has the highest fracture stress in the atmosphere, but due to theα martensite playing a role as active path in saturated H2S solution, it causes the largest decrease in the fracture stress of the three alloys. In the study of electrochemical corrosion, we find that as heat-treated at 1000℃ for 2hr, a passive region in polarization curve exists in Fe64Mn30Si6. It occurs because of the formation of the Mn-depleted layer on base material. The corrosion potential of Fe59Mn30Si6Cr5 becomes more active, because of the increasing of the amount of thermal induced martensite after heat treatment. In Fe65Mn13Si5Cr12Ni5, local pitting takes place before the potential reaches the pitting potential. It occurs because of the dissolution of the α martensite.
中文摘要........................Ⅰ
英文摘要........................Ⅱ
總目錄.........................Ⅲ
圖目錄.........................Ⅴ
表目錄.........................Ⅷ
第一章 前言 .......................1
第二章 文獻回顧 .....................3
2.1 形狀記憶合金簡介...................3
2.2 熱彈性與非熱彈性麻田散體變態.............3
2.3 形狀記憶效應與擬彈性.................5
2.4 鐵基形狀記憶合金之發展沿革..............11
2.5 不銹鋼基記憶合金簡介.................18
2.6 電化學反應......................20
2.7 合金相的組成與腐蝕的關係...............20
2.8 腐蝕膜的生成.....................21
2.9 氫脆理論.......................23
2.9.1 硫化物應力腐蝕破裂(SSCC)...........25
2.9.2 氫誘發破裂(HIC)................26
第三章 實驗方法與設備..................27
3.1 合金熔煉與試片製備..................27
3.2 顯微組織觀察.....................29
3.3 X-ray繞射分析.....................30
3.4 形狀回復率量測....................30
3.5 電化學試驗......................31
3.6 應力腐蝕斷裂試驗...................32
3.7 化學浸泡試驗 .....................34
第四章 結果與討論 ....................35
4.1 顯微組織觀察與X-ray繞射分析.............35
4.2 形狀記憶效應量測...................39
4.3 化學浸泡試驗.....................42
4.4 應力腐蝕斷裂試驗...................47
4.4.1大氣中的拉伸性質量測與斷裂面分析 ........47
4.4.2飽和硫化氫環境下的拉伸性質量測與破斷面分析 ...52
4.5電化學試驗...................... 60
第五章 結論.......................68
參考文獻 ........................70
誌謝...........................74
作者簡介.........................75
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