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研究生:周孝謙
研究生(外文):CHOU HSIAO CHIEN
論文名稱:鈦鎳/鈦鈮基形狀記憶合金於水/煤油之放電加工表面改質研究
論文名稱(外文):Surface Modification of TiNi/TiNb Base Shape Memory Alloys by Electrical Discharge Machining in Water/Kerosene
指導教授:謝世峯歐士輔
指導教授(外文):HSIEH SHIH FENGOU SHIH FU
口試委員:楊國和陳順隆
口試委員(外文):YANG KUO HOCHEN SHUN LUNG
口試日期:2014-07-14
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:模具工程系碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:168
中文關鍵詞:放電加工形狀記憶合金再鑄層XPS
外文關鍵詞:Shape memory alloysElectric discharge machiningRecast layerxps
相關次數:
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本研究以Ti50Ni50 、Ti50Ni49.5Mo0.5及Ti-30Nb-1Fe-1Hf合金進行放電加工表面改質,以純鈦作為電極,去離子水與煤油作為放電介質,探討改變放電電流及脈衝時間,對於合金的材料移除率、電極消耗率、表面形貌、表面粗糙度、再鑄層厚度、相變態溫度、以及表層成分之影響。
結果顯示提高放電電流與脈衝時間造成材料移除率、電極消耗率、表面粗糙度及再鑄層厚度增加,Ti50Ni50合金具最高之材料移除率,因其熱傳導率為三種合金中最高,Ti-30Nb-1Fe-1Hf合金之材料移除率最低。使用去離子水作為放電介質相較於使用煤油可提高材料移除率,但表面粗糙度亦提高。XRD與XPS分析結果顯示,Ti50Ni50、Ti50Ni49.5Mo0.合金之再鑄層由氧化鈦與氧化鎳組成,Ti-30Nb-1Fe-1Hf合金之再鑄層由氧化鈦與氧化鈮組成。Ti50Ni50 、Ti50Ni49.5Mo0.5合金於放電加工後亦保有形狀記憶和形狀回復特性。

This study investigated the surface modification of Ti50Ni50, Ti50Ni49.5Mo0.5 and Ti-30Nb-1Fe-1Hf alloys using electrical discharge machining (EDM) in water and kerosene. Pure titanium rod was used as tool electrode. Several machining parameters including the electrode material, electrode polarity, discharge current (Ip) and pulse duration (P) can significantly affect EDM characteristics, e.g. the material removal rate (MRR), electrode wear rate (EWR), the thickness of the recast layer and surface roughness. The experimental results show that the MRR, EWR, thickness of the recast layer and surface roughness value, Ra, increase with increasing discharge current Ip and pulse duration P in these alloys. The material removal rates (MRRs) of these alloys in the EDM process exhibit a reverse relationship to the product of the alloy’s melting temperature and thermal conductivity (θ x Kα). The MRR and Ra value will have the sequence of Ti50Ni50 > Ti50Ni49.5Mo0.5 > Ti-30Nb-1Fe-1Hf. In addition, the MRRs of these alloys are larger when EDM in water than in kerosene. The recast layer of Ti50Ni50 and Ti50Ni49.5Mo0.5 alloys comprises titanium oxide and nickel oxide, but titanium oxide and niobium oxide in Ti-30Nb-1Fe-1Hf alloy. After EDM, all of the alloys still exhibit better shape recovery.
中 文 摘 要 I
英 文 摘 要 II
目 錄 III
表 目 錄 VII
圖 目 錄 VIII
符號說明 XIII
第一章 緒論 1
第二章 文獻回顧 3
2.1形狀記憶合金簡介 3
2.2熱彈性型麻田散體變態 3
2.3形狀記憶效應介紹 6
2.4擬彈性效應介紹 12
2.5 TiNi合金的結構與相變態 19
2.6第三元素的添加對TiNi 合金變態行為的探討 23
2.7 Ti-30Nb-1Fe-1Hf合金 26
2.8 放電加工 27
2.8.1 放電加工之材料去除機構 27
2.8.2 放電加工液 30
2.8.3 電極材料選用: 30
2.8.4 放電加工參數 31
2.8.5 放電加工之電壓與電流波形 32
2.8.6 放電加工特性 35
第三章 實驗方法 37
3.1 合金之配製 38
3.2 合金之熔煉 38
3.3 熱處理 40
3.4 放電加工 40
3.4.1加工參數設定 42
3.5實驗分析儀器 44
3.4.2放電加工實驗機構 44
3.5.1 場發射型掃描式電子顯微鏡 45
3.5.2 多功能X光薄膜繞射儀 46
3.5.3 熱分析儀示差掃描卡計(Differential Scanning Calorimetry, DSC) 47
3.5.4 微小維克氏量測 48
3.5.5形狀記憶效應 49
3.5.6 X射線光電子能譜(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS) 50
3.5.7 表面粗糙度 51
第四章 結果與討論 53
4.1合金基本性質 53
4.2放電加工之參數對表面形貌與材料移除率之影響 56
4.2.1放電加工之表面形貌 56
4.2.2放電加工之表面粗糙度 56
4.2.3 Ti50Ni50與Ti35.5Ni48.5Zr16及Ni60Al24.5Fe15.5合金於相同放電介質中表面粗糙度比較 58
4.3放電參數對材料移除率及電極消耗率之影響 72
4.3.1放電參數與材料移除率之關係 72
4.3.2 Ti50Ni50與Ti35.5Ni48.5Zr16及Ni60Al24.5Fe15.5合金於相同放電介質中移除率比較 73
4.3.3放電加工之電極消耗率 78
4.4不同放電加工參數對再鑄層厚度之影響 81
4.5放電後表面X.ray及成分分析 90
4.6 XPS 表面成份分析 97
4.7放電加工後相變態溫度變化 101
4.8放電加工後合金的形狀記憶效應 102
第五章 液體放電加工之煤油放電加工 103
5.1 表面形貌與表面粗糙度 103
5.2放電參數對材料移除率之影響 119
5.2.1放電參數與材料移除率之關係 119
5.3 不同參數放電加工後橫截面變化 123
5.4 放電後表面x.ray及成分分析 132
5.5 放電加工後後相變態溫度變化 139
5.6放電加工後合金的形狀記憶效應 140
第五章 結論 141
第六章 附錄 142
去離子水放電加工表面粗糙度 144
煤油放電加工表面粗糙度 146
參考文獻 148
簡歷 152

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