第一章 前言
2. 形狀記憶合金理論
2.5 超彈性
擬彈性(Pseudo-elastic，PE)，是指材料在某些條件下，可以擁有 相當大的彈性應變量，當外力除去後，隨即可回復至原來形狀，類 似彈性的現象。形狀記憶合金通常具有此擬彈性，其形成的因素主 要在高於形狀記憶合金Af點以上、低於應力誘發麻田散鐵相變態 (Stress-Induced-Martensite，SIM)的最高溫度以下之溫度範圍內，如 圖1-17所示，圖中Md:表示隨著外加應力而可以形成SIM的最高臨界 溫度，稱之為Md溫度，此溫度會隨著應力狀態、母相的降伏強度及 試片方向等外在因素而改變，因此並不是材料本身的固有特性，而 在此溫度範圍內，隨著溫度的降低，形成SIM所需的外加應力也愈 小。此外，超過溫度My時形成SIM與開始形成塑性變形的沃斯田鐵所 需要的臨界應力相同。
圖1-17 擬彈性產生的溫度-應力關係圖
施加適當的負荷使鎳鈦合金產生麻田散鐵變態而變形，此為應 力所誘發的麻田散鐵變態。其產生的變形量較一般金屬材料為大，
但於外力除去後，仍會回復到原來之形狀，此為擬彈性，又稱為超 彈性(Super-elastic)。因此麻田散鐵變態除了可經由溫度的改變而產生 之外，也可藉由外加應力而誘導發生，此一應力誘發型麻田散鐵 (SIM)，具有擬彈性效應。
應力誘發麻田散鐵變態的驅動力為SIM與母相之間的自由能 差，而此自由能差是應力的函數，因此在固定溫度下，當單軸應力 增加，SIM開始隨著應力而增加，當應力降低，SIM則逆變態回母相。
在應力誘發麻田散鐵的過程中，生成的SIM為可調適外加應力的麻田 散鐵，這與在溫度誘發麻田散鐵時產生異向晶的自我調適型麻田散 鐵不同，如圖1-18所示。
圖1-18 說明超彈性與形狀記憶作用之晶格變化與溫度應力之關係
綜合上述得之，擬彈性現象係合金在高於Af溫度，但低於Md溫 度之範圍內，施加外力，使產生具有優選方位的SIM變態，雖然此時 之變形量相當大，但在外力去除後，SIM會變得極不穩定(因在Af溫 度以上)，而逆變態回母相，回復到變形前的形狀。因此，形成擬彈 性需滿足以下三個條件：
(1) 相的變形是藉由SIM變態產生，而不能有永久變形發生。
(2) 施加應力之溫度必須在Af溫度以上，若低於Af溫度，則外 力除去後，SIM呈穩定狀態，形狀不會完全回復。
(3) SIM變態過程在結晶學上必須是可逆的。
圖1-19 應力-溫度圖顯示，形狀記憶效應的發生，包括以下五個階段：
(a-b) 在大於Af溫度下受到大於臨界應力作用。
(b-c) 開始進行應力造成的相轉變→塑性形變。
(c-d) 接下來的外力造成晶格變化但並無進一步的相轉變。
(d-e) 應力變小於臨界應力時→逆變態至母相與形狀回復。
(e-a) 形變回復到原始狀態。
圖中顯示一遲滯效應，表示出能量在轉換的過程中有所散失。
圖1-19 溫度-應力圖(路徑abcdea)說明偽彈性效應