Design principal of self-accommodation microstructure by controlling initial structure of martensitic transformation

• Project/Area Number: 17K14843
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Material processing/Microstructural control engineering
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: Teramoto Takeshi 神戸大学, 工学研究科, 助教 (10781833)
• Research Collaborator: Tanaka Katsushi
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2017: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
• Keywords: 形状記憶合金 / マルテンサイト変態過程 / 双晶界面エネルギー / TiNi形状記憶合金 / 第一原理計算 / 組織形成過程 / バリアント選択性 / 界面エネルギー / マルテンサイト変態 / 自己調整組織

Outline of Final Research Achievements

In order to reveal the formation mechanism of the initial stage of the martensitic transformation, which is a room temperature structure of shape memory alloy, the interfacial energy of the twin included in the initial stage structure was evaluated by the first principle calculation in Ti-Ni. Twinning interfacial energy is predicted to be the controlling factor that determines the microstructure in the initial stage. However, the amount of the interfacial energy can not explain the formation process, and consideration of elastic strain energy is needed. Therefore, it was supposed that the structure determination of the initial stage microstructure occurred at a relatively large scale.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

マルテンサイト変態により組織が形成される際に最初期に観察される構造の選択性は界面エネルギーの大きさだけでは説明できず，弾性歪エネルギーが大きな影響を与える大きさで生じていることが示唆された．今後，弾性歪エネルギーを定量的に見積もることができれば，初期組織の選択が発生する組織の具体的な大きさのオーダーを解明することが可能である．本研究で得られた知見は，実験的に観察することが極めて困難であり，いまだ不明な点が多いマルテンサイト変態の変態初期の組織形成メカニズム解明につながることが期待される．

Research Products

• [Presentation] TiNi 形状記憶合金のマルテンサイト変態初期組織の選択性と界面エネルギーの関係 (2019)
  • Author(s): 寺本武司，永平和也，田中克志
  • Organizer: 日本金属学会 春期講演大会
• [Presentation] TiNi自己調整組織における マルテンサイトバリアント双晶面の界面エネルギーの第一原理計算 (2018)
  • Author(s): 永平和也，寺本武司，田中克志
  • Organizer: 日本金属学会 春期講演大会
• [Presentation] Interfacial Energy and Geometry of Twin Boundary Between Martensite Variants in TiNi Shape Memory Alloy (2018)
  • Author(s): T. Teramoto, K. Nagahira and K. Tanaka
  • Organizer: MRS fall meeting & exhibit
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] TiNi自己調整組織におけるマルテンサイトバリアント双晶面の界面エネルギーの第一原理計算 (2018)
  • Author(s): 永平和也，寺本武司，田中克志
  • Organizer: 日本金属学会2018年春期講演大会