DC 마그네트론 스퍼터링법으로 제조된 TiNi 형상기억합금 박막의 상변태 거동 특성
Phase transformation behavior of TiNi shape-memory-alloy thin films deposited using DC magnetron sputtering
0
조회
0
다운로드
0
인용
0
참고문헌
키워드
초록
TiNi 형상기억합금 박막은 마이크로 머신을 구동하기 위한 초소형 엑츄에이터로 활용될 수 있는 매우 매력적인 재료이다. 본 연구에서는 다양한 박막제조방법 중에서 산업적으로 가장 널리 사용되고 있는 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 TiNi 형상기억합금 박막을 제조하였다. EDS, FE-SEM, XRD, DSC, 저온XRD실험을 통하여 제조된 박막의 상변태 거동에 영향을 미치는 열처리 조건 및 결정립 크기 영향에 대해서 조사하였다. 상온에서 증착된 as-deposited 박막은 비정질 상태이었으며, 873K에서 1시간 동안 진공열처리함으로써 완전한 결정질 박막을 얻을 수 있었다. 하지만 결정립 사이즈 효과로 인하여 상변태 (오스테나이트->마르텐사이트) 개시온도가 123K이하로 매우 낮아진다는 것을 확인하였다.
Abstract
The TiNi shape memory alloy is a highly desirable material for thin films that can be used in actuators for driving micro-machines. This study involved the deposition of a TiNi shape memory alloy thin film via magnetron sputtering, which is widely using in the industry among several thin film fabrication methods. The influence of the heat treatment condition and grain size effect on the phase transformation of the fabricated thin films was investigated by performing EDS, FE-SEM, XRD, DSC, and low-temperature XRD analysis. The As-deposited thin film deposited at room temperature is amorphous, and it can be made crystalline by annealing at 873 K for 1 hour. However, the phase transformation (austenite→ martensite) temperature of the shape memory alloy was lower than 123 K owing to the grain size effect.
참고문헌 (10)
- S. Miyazaki, "Martensitic transformation and shape memory behavior in sputter-deposited TiNi-base thin films", Materials Science and Engineering A, 273-275, pp.106~133 (1999)
- K. Otsuka, "Physical metallurgy of Ti-Ni-based shape memory alloys", Progress in Materials Science, 50(5), pp.511~678 (2005)
- H. Rodrigue, "SMA-based smart soft composite structure capable of multiple modes of actuation", Composites Part B: Engineering, 82, pp.152~158 (2015)
- G. Yuan, "Enhancement of interfacial bonding strength of SMA smart composites by using mechanical indented method", Composites Part B: Engineering, 106, pp.99~106 (2016)
- J. Raghavan, "Damping, tensile, and impact properties of superelastic shape memory alloy (SMA) fiber-reinforced polymer composites", Composites Part B: Engineering, 41(3), pp.214~222 (2010)
- 한만근, "비대칭 펄스 DC 반응성 마그네트론 스퍼터링으로 증착된 나노결정질 TiN 박막의 성장거동", 한국세라믹학회지, 48(5), pp.342~347 (2011), 한국세라믹학회
- J. Musil, "A perspective of magnetron sputtering in surface engineering", Surface and Coatings Technology, 112(1-3), pp.162~169 (1999)
- B. Ramachandran, "Cu-substitution effect on thermoelectric properties of the TiNi-based shape memory alloys", Journal of Applied Physics, 113(20), pp.203702-1~203702-7 (2013)
- G. Pan, "Thickness and grain size dependence of B2–R martensitic transformation behaviors in nanoscale TiNi films", Materials Letters, 130, pp.285~288 (2014)
- K. Otsuka, "Shape Memory Materials" (1999), Cambridge University Press