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系統識別號 U0002-2906201720524900
中文論文名稱 以延伸X光吸收精細結構探討退火時間對形狀記憶合金Ti48.7Ni51.3 局域結構之影響
英文論文名稱 Effect of Annealing Tine on the Shape Memory Alloys Ti48.7Ni51.3 Studied by Extended X-ray Absorption Fine Structure
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 物理學系碩士班
系所名稱(英) Department of Physics
學年度 105
學期 2
出版年 106
研究生中文姓名 宋佩諭
研究生英文姓名 Pei-Yu Sung
學號 605210045
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2017-06-19
論文頁數 70頁
口試委員 指導教授-張經霖
委員-董崇禮
委員-郭永綱
中文關鍵字 X光吸收光譜  形狀記憶合金 
英文關鍵字 XAS  XANES  EXAFS  Shape Memory Alloys 
學科別分類 學科別自然科學物理
中文摘要   我們以X光吸收光譜對不同退火時間(1、3、5、10、25、50 小時)的富鎳之鈦鎳合金Ti48.7Ni51.3進行有系統之研究。從Ti的K-edge譜與Ni的K-edge譜中,前置吸收峰與主吸收峰均無明顯變化。從Ti K-edge EXAFS的傅立葉轉換強度觀察到,在距離約2.56 Å處有第一配位峰,此峰為Ti-Ni鍵結,隨著退火時間的改變有很大的變化。從Ni K-edge EXAFS的傅立葉轉換強度觀察到,在距離約2.56 Å處有第一配位峰,此峰為Ni-Ti鍵結,隨著退火時間的改變有很大的變化。Ti-Ni鍵的配位數均大於Ni-Ti鍵的配位數,與樣品的富鎳性質相符合。當退火時間大於10時,Ti-Ni鍵的Debye-Waller factor與聲子熱導率呈反比關係;當退火時間小於10時,Ni-Ti鍵的Debye-Waller factor與聲子熱導率皆無明顯變化,表示聲子熱導率當退火時間大於10時與Ni亂度有關,當退火時間小於10時與Ti亂度有關。當退火時間大於3時,Ti-Ni鍵的Debye-Waller factor與電阻率呈正比關係; Ni-Ti鍵的Debye-Waller factor與電阻率無明顯關係,表示電阻率當退火時間大於3時與Ni亂度有關。
英文摘要   We studied the nickel-rich Ti-Ni alloy Ti48.7Ni51.3 with different annealing time (1,3,5,10,25,50 hours) in X-ray absorption spectroscopy (XAS). There is no significant change in the pre-absorption peak and the main absorption peak from the K-edge spectrum of Ti and the K-edge spectrum of Ni. From the Fourier transform strength of Ti K-edge EXAFS, there is a first coordination peak at a distance of about 2.56 Å, which is Ti-Ni bond, which greatly changes with the change of annealing time. From the Fourier transform strength of Ni K-edge EXAFS, there is a first coordination peak at a distance of about 2.56 Å, which is Ni-Ti bond, which varies greatly with the change of annealing time. The coordination number of Ti-Ni bond is larger than that of Ni-Ti bond, which is consistent with the nickel-rich nature of the sample. When the annealing time is more than 10 hours, the Debye-Waller factor of Ti-Ni bond is inversely proportional to the lattice thermal conductivity. When the annealing time is less than 10 hours, the Debye-Waller factor and lattice thermal conductivity of Ni-Ti bond are not obvious Change, indicating that the lattice thermal conductivity when the annealing time is greater than 10 hours when the degree of chaos with the Ni, when the annealing time is less than 10 hours when the degree of chaos with the Ti. When the annealing time is more than 3 hours, the Debye-Waller factor of the Ti-Ni bond is proportional to the resistivity. The Debye-Waller factor of the Ni-Ti bond has no obvious relationship with the resistivity, indicating that when the annealing time is greater than 3 hours when the degree of chaos with the Ni.
論文目次 目錄
第一章 序論 1
第二章 樣品介紹 3
2.1形狀記憶合金簡介 3
2.2形狀記憶合金的種類 5
2.3不同退火時間之形狀記憶合金Ti48.7Ni51.3的傳輸性質 7
第三章 X光吸收光譜簡介 15
3.1 X光吸收光譜近邊緣結構(XANES) 19
3.2延伸X光吸收光譜精細結構(EXAFS) 21
3.3數據分析 25
第四章 實驗設備與量測方法 32
4.1 X光光源 32
4.2單色儀(monochromator) 35
4.3光譜測量方式 36
4.4測量之樣品的處理與準備 40
第五章 結果與討論 41
5.1 Ti K-edge吸收光譜(XANES) 41
5.2 Ni K-edge吸收光譜(XANES) 43
5.3 Ti K-edge吸收光譜(EXAFS) 45
5.4 Ni K-edge吸收光譜(EXAFS) 52
5.5 EXAFS擬合數據分析 59
第六章 結論 68
第七章 參考文獻 69

圖目錄
圖2.1 麻田散體之結構圖 3
圖2.2 奧斯田體之結構 4
圖2.3 Ti48.7Ni51.3在溫度250℃退火1小時之熱導率 9
圖2.4 Ti48.7Ni51.3在溫度250℃退火3小時之熱導率 9
圖2.5 Ti48.7Ni51.3在溫度250℃退火5小時之熱導率 10
圖2.6 Ti48.7Ni51.3在溫度250℃退火10小時之熱導率 10
圖2.7 Ti48.7Ni51.3在溫度250℃退火25小時之熱導率 11
圖2.8 Ti48.7Ni51.3在溫度250℃退火50小時之熱導率 11
圖2.9 Ti48.7Ni51.3在溫度250℃退火不同小時(1、3、5、10、25、50 hr)系列樣品在室溫下(300 K)之熱導率κ、電子熱導率κe及聲子熱導率κL關係圖 12
圖2.10 Ti48.7Ni51.3在溫度250℃退火不同小時(1、3、5、10、25、50 hr)系列樣品之電阻率對溫度變化關係圖 13
圖2.11 Ti48.7Ni51.3在溫度250℃退火不同小時(1、3、5、10、25、50 hr)系列樣品在室溫下(300 K)之電阻率σ關係圖 14
圖3.1物質吸收截面與能量之關係圖 17
圖3.2 XANES與EXAFS分界圖 18
圖3.3 光電子平均自由路徑與能量關係圖 19
圖3.4單一散射與多重散射之圖示 20
圖 3.5以雙原子分子的情況來表示吸收光譜與光電子末態波函數關係的示意圖 23
圖 3.6 出射電子受鄰近原子的背向散射,而產生干涉現象 24
圖3.7 X光吸收光譜之數據分析流程 25
圖3.8 選擇能量底限E0值的不同方法 27
圖4.2 X光吸收光譜實驗示意圖 34
圖4.3 穿透式 36
圖4.4 X光通過物質之強度衰減,入射X光強度I0,穿過後之強度I,物質厚度dx 37
圖4.5 螢光式 38
圖4.6 電子逸出式 38
圖4.7 光子吸收過程 39
圖 5.1 Ti foil 標準樣品Ti K-edge歸一化吸收光譜圖 42
圖 5.2 Ti48.7Ni51.3在250℃退火不同小時(1、3、5、10、25、50 hr)系列樣品之Ti K-edge歸一化吸收光譜 42
圖 5.3 Ni foil 標準樣品Ni K-edge歸一化吸收光譜圖 43
圖 5.4 Ti48.7Ni51.3在250℃退火不同小時(1、3、5、10、25、50 hr)系列樣品之Ni K-edge歸一化吸收光譜 44
圖 5.5 Ti48.7Ni51.3在250℃退火不同小時(1、3、5、10、25、50 hr)系列樣品之Ti K-edge歸一化吸收光譜 47
圖 5.6 Ti48.7Ni51.3在250℃退火不同小時(1、3、5、10、25、50 hr)系列樣品之Ti K-edge k3χ(k)圖 47
圖 5.7 Ti48.7Ni51.3在250℃退火不同小時(1、3、5、10、25、50 hr)系列樣品之Ti K-edge EXAFS傅立葉轉換圖 48
圖 5.8 Ti48.7Ni51.3在250℃退火1小時之Ti K-edge EXAFS傅立葉轉換圖及擬合圖 48
圖 5.9 Ti48.7Ni51.3在250℃退火3小時之Ti K-edge EXAFS傅立葉轉換圖及擬合圖 49
圖 5.10 Ti48.7Ni51.3在250℃退火5小時之Ti K-edge EXAFS傅立葉轉換圖及擬合圖 49
圖 5.11 Ti48.7Ni51.3在250℃退火10小時之Ti K-edge EXAFS傅立葉轉換圖及擬合圖 50
圖 5.12 Ti48.7Ni51.3在250℃退火25小時之Ti K-edge EXAFS傅立葉轉換圖及擬合圖 50
圖 5.13 Ti48.7Ni51.3在250℃退火50小時之Ti K-edge EXAFS傅立葉轉換圖及擬合圖 51


圖 5.14 Ti48.7Ni51.3在250℃退火不同小時(1、3、5、10、25、50 hr)系列樣品之Ni K-edge歸一化吸收光譜 54
圖 5.15 Ti48.7Ni51.3在250℃退火不同小時(1、3、10、25、50 hr)系列樣品之Ni K-edge k3χ(k)圖 54
圖 5.16 Ti48.7Ni51.3在250℃退火不同小時(1、3、10、25、50 hr)系列樣品之Ni K-edge EXAFS傅立葉轉換圖 55
圖 5.17 Ti48.7Ni51.3在250℃退火1小時之Ni K-edge EXAFS傅立葉轉換圖及擬合圖 55
圖 5.18 Ti48.7Ni51.3在250℃退火3小時之Ni K-edge EXAFS傅立葉轉換圖及擬合圖 56
圖 5.19 Ti48.7Ni51.3在250℃退火10小時之Ni K-edge EXAFS傅立葉轉換圖及擬合圖 56
圖 5.20 Ti48.7Ni51.3在250℃退火25小時之Ni K-edge EXAFS傅立葉轉換圖及擬合圖 57
圖 5.21 Ti48.7Ni51.3在250℃退火50小時之Ni K-edge EXAFS傅立葉轉換圖及擬合圖 57
圖 5.22 Ti48.7Ni51.3在250℃退火不同小時(1、3、10、25、50 hr)系列樣品擬合後之鍵長圖 63
圖 5.23 TixNi100-x之鍵長圖 63
圖 5.24 Ti48.7Ni51.3在250℃退火不同小時(1、3、10、25、50 hr)系列樣品擬合後之配位數圖 64
圖 5.25 Ti48.7Ni51.3在250℃退火不同小時(1、3、10、25、50 hr)系列樣品擬合後之Debye-Waller Factor圖 64
圖 5.26 Ti48.7Ni51.3在250℃退火不同小時(1、3、10、25、50 hr)系列樣品擬合後之Ti-Ni鍵Debye-Waller Factor與聲子熱導率比較圖 65
圖 5.27 Ti48.7Ni51.3在250℃退火不同小時(1、3、10、25、50 hr)系列樣品擬合後之Ni-Ti鍵Debye-Waller Factor與聲子熱導率比較圖 65
圖 5.28 Ti48.7Ni51.3在250℃退火不同小時(1、3、10、25、50 hr)系列樣品擬合後之Debye-Waller Factor與聲子熱導率比較圖 66
圖 5.29 Ti48.7Ni51.3在250℃退火不同小時(1、3、10、25、50 hr)系列樣品擬合後之Ti-Ni鍵Debye-Waller Factor與電阻率比較圖 66
圖 5.30 Ti48.7Ni51.3在250℃退火不同小時(1、3、10、25、50 hr)系列樣品擬合後之Ni-Ti鍵Debye-Waller Factor與電阻率比較圖 67
圖 5.31 Ti48.7Ni51.3在250℃退火不同小時(1、3、10、25、50 hr)系列樣品擬合後之Debye-Waller Factor與電阻率比較圖 67

表目錄
表 5.1 Ti48.7Ni51.3在250℃退火不同小時(1、3、5、10、25、50 hr)系列樣品之Ti K-edge EXAFS擬合後數據 52
表 5.2 Ti48.7Ni51.3在250℃退火不同小時(1、3、10、25、50 hr)系列樣品之Ni K-edge EXAFS擬合後數據 58


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論文使用權限
  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2017-07-03公開。
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