超高温動作形状記憶合金及びそれを用いた超高温磁場駆動アクチュエータ材料の開発

• Project/Area Number: 19016012
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 細田 秀樹 Tokyo Institute of Technology, 精密工学研究所, 准教授 (10251620)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥9,400,000 (Direct Cost: ¥9,400,000); Fiscal Year 2008: ¥4,700,000 (Direct Cost: ¥4,700,000); Fiscal Year 2007: ¥4,700,000 (Direct Cost: ¥4,700,000)
• Keywords: 金属物性 / 先端機能デバイス / 形状記憶合金 / アクチュエータ

Research Abstract

高温形状記憶合金と高キュリー点の強磁性体の積層化により、高温で高速駆動が可能なアクチュエータ材料が実現できると考え、この実現を目指し、高温形状記憶合金TiAuと強磁性体Co、Fe、Niの拡散接合と積層化、およびこれらの接合界面における拡散挙動、拡散組織および反応層形成の解明を試みた。拡散接合によりTiAu/Co積層材を作製した結果、TiAu/Co界面にはC11_bAu_2TiおよびC36 Co_2Tiが形成することを見出した。Coはこの2種類の金属間化合物相を経てTiAu層側へ拡散し、その拡散の活性化エネルギーは280kJ/molと評価できた。また、773Kでは反応層が成長せず、773K程度までは長期使用が可能とがえられる。次に、TiAu/FeおよびTiAu/Ni積層材を拡散接合により作製し、結果をTiAu/Coと比較した。TiAu/Fe界面にはC11_b Au_2TiおよびC14 Fe_2Tiが形成し、TiAu/Ni界面にはC11_b Au_2TiおよびDO_<24>Ni_3Tiが形成した。また、TiAu/Ni積層材の時効処理により新規三元化合物Au_3Ni_3Ti_2を発見した。接合条件が1073Kで10hにおける拡散層の厚さは強磁性元素により異なり、TiAu/Coで7mm、TiAu/Feで9mm、TiAu/Niで16mmであり、拡散の見かけの活性化エネルギーはTiAu/Coで280kJ/mol、TiAu/Feで250kJ/mol、TiAu/Niで180kJ/molであった。これら拡散挙動をまとめると、TiAuへの拡散はNiで最も速く、次いでFe、Coの順に遅くなる。この結果、CoとFeはNiよりもTiAuへの拡散が遅く、また、CoとFeはNiに比べてキュリー温度が高く磁気モーメントが大きいことから、本積層材の強磁性層として適していると結論した。

Research Products

• [Journal Article] Diffusion Bonding of Co to TiAu High Temperature Shape Memory Alloy (2008)
  • Author(s): Y. Okimori, T. Inamura, H. Hosoda, K. Wakashima.
  • Journal Title: Materials Transactions. 49 Pages: 1998-2005
  • NAID: 10024271775
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Shape Memory Properties of TiAu Base Alloys and Composites (2008)
  • Author(s): Y.Okimori, Y.Tsugane, T.Inamura, K.Wakashima, H.Hosoda.
  • Journal Title: Proceeding of the International Conference on Shape Memory and Superelastic Technologies Pages: 571-576
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Martensitic Transformation of TiAu Shape Memory Alloys (2007)
  • Author(s): H. Hosoda, R. Tachi, T. Inamura, K. Wakashima, S. Miyazaki
  • Journal Title: Materials Science Forum Pages: 1541-1544
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ti-Nb-Mo-Al合金の変態・変形拳動 (2007)
  • Author(s): 松永勇佑, 山本隆栄, 細田秀樹, 宮崎修一, 佐久間俊雄
  • Journal Title: 日本機械学会2007年度年次大会 論文概要集 Vol. 1 Pages: 155-156
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-Temperature Shape Memory Effect of Ti-(Pt,Ir) (2007)
  • Author(s): Y.Yamabe-Mitarai, T.Hara, S.Miura, H.Hosoda
  • Journal Title: Materials Science Forum Pages: 3273-3278
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Internal Structure of B19 Martensite in AuTi Shape Memory Alloy (2007)
  • Author(s): T.Inamura, R.Tachi, K.Wakashima and H.Hosoda
  • Journal Title: Mat.Res.Soc.Proc
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phase Constitution and Crystal Structures of Ti_<60-x>Au_<40>Cox and Ti_<34-X>Au_<44>Co_<22+X>(X=0,2 and 4)Ternary Alloys (2007)
  • Author(s): Y. Tsugane, T. Inamura, K. Wakashima and H. Hosoda
  • Journal Title: Mat.Res.Soc.Proc
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Developement of TiAu High Temperature Shape Memory Alloy Based Actuator Materials (2007)
  • Author(s): H. Hosoda, T. Inamura and K. Wakashima
  • Journal Title: Nexe-Generation A ctuators Leading Breakthroughs, Actuator Proceedings No438 Pages: 157-160
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 超高温動作形状記憶合金及びそれを用いた超高温磁場駆動アクチュエータ材料の開発 (2008)
  • Author(s): 細田秀樹
  • Organizer: 文部科学省科学研究費補助金特定領域研究「ブレイクスルーを生み出す次世代アクチュエータ研究」第5回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2008-12-09
• [Presentation] Crystallography of B19 Martensite in AuTi Shape Memory Alloy (2008)
  • Author(s): T.Inamura, K.Wakashima, H.Hosoda.
  • Organizer: 2008 MRS Fall Meeting
  • Place of Presentation: Boston Marriott Copley Place
  • Year and Date: 2008-12-03
• [Presentation] Fabrication and Interdiffusion of TiAu-(Fe, Co and Ni)Composites for High-Temperature Magnetostrictive Actuators. (2008)
  • Author(s): Y.Okimori, T.Inamura, K.Wakashima, H.Hosoda, S.Miyazaki
  • Organizer: 2008 MRS Fall Meeting
  • Place of Presentation: Boston Marriott Copley Place
  • Year and Date: 2008-12-03
• [Presentation] AuTi系生体用超弾性合金の開発(Developmemt of AuTi-based Biomedical Superelastic Alloys) (2008)
  • Author(s): 細田秀樹, 舘良介, 稲邑朋也, 若島健司, 宮崎修一
  • Organizer: 形状記憶合金シンポジウム
  • Place of Presentation: ユアーズホテル・フクイ
  • Year and Date: 2008-11-27
• [Presentation] TiPtの形状記憶特性 (2008)
  • Author(s): 御手洗容子, 原徹,三浦誠司, 細田秀樹
  • Organizer: 日本金属学会秋期大会 (2008)
  • Place of Presentation: 熊本大学
  • Year and Date: 2008-09-23
• [Presentation] TiAuと強磁性金属の拡散接合および拡散経路 (2008)
  • Author(s): 沖森友太, 稲邑朋也, 若島健司, 細田秀樹, 宮崎修一
  • Organizer: 弓本金属学会秋期大会 (2008)
  • Place of Presentation: 熊本大学
  • Year and Date: 2008-09-23
• [Presentation] Diffusion Bonding of TiAu/Co High-Temperature Magnetostrictive Actuat or Composite (2008)
  • Author(s): K.Okimori, Y.Tsugane, T. Inamura, H. Hosoda, K. Wakashima, S. Miyazaki
  • Organizer: 11th International Conference on New actuators
  • Place of Presentation: Bremen, Germany
  • Year and Date: 2008-06-10
• [Presentation] Shape Memory Properties of Ti-Mo Alloys Containing 3d Transition Met al Elements (2008)
  • Author(s): H. Saito, T. Inamura, H. Hosoda, K. Wakashima and S. Miyazak
  • Organizer: 11th International Conference on New actuators
  • Place of Presentation: Bremen, Germany
  • Year and Date: 2008-06-10
• [Presentation] Development of TiAu High Temperature Shape Memory Alloy Based Actuator Materials (2008)
  • Author(s): 細田秀樹, 稲邑朋也, 若島健司
  • Organizer: The 2nd International Symposium on Next Generation Actuators Leading Breakthroughs.
  • Place of Presentation: APA Hotel&Resort Tokyo Bay Makuhari
  • Year and Date: 2008-04-17
• [Presentation] Shape Memory Behavior of TiPt (2007)
  • Author(s): Y. Yamabe-Mitarai, T. Hara, S. Miura, H. Hosoda
  • Organizer: The International Conference on Shape Me mory and Superelastic Technologies
  • Place of Presentation: Tsukuba International Congress Center
  • Year and Date: 2007-12-04
• [Presentation] Shape Memory Properties of TiAu Base Alloys and Composites (2007)
  • Author(s): Y. Okimori, T. Kawamura, T. Inamura, H. Hosoda, K. Wakashima, S. Miyazaki
  • Organizer: The International Conference on Shape Me mory and Superelastic Technologies
  • Place of Presentation: Tsukuba International Congress Center
  • Year and Date: 2007-12-03
• [Presentation] 生体用金チタン合金の超弾性 (2007)
  • Author(s): 細田秀樹, 津金靖仁, 稲邑朋也, 若島健司
  • Organizer: 第29回日本バイオマテリアル学会大会
  • Place of Presentation: 千里ライフサイエンスセンター
  • Year and Date: 2007-11-27
• [Presentation] TiAuにおけるB19マルテンサイトの結晶学 (2007)
  • Author(s): 稲邑朋也, 舘良介, 若島健司, 細田秀樹
  • Organizer: 日本金属学会
  • Place of Presentation: 岐阜大学
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Presentation] 生体用超弾性TiAuCo合金の開発 (2007)
  • Author(s): 細田秀樹, 津金靖仁, 舘良介, 稲邑朋也, 若島健司, 浜田賢一, 宮崎修一
  • Organizer: 日本金属学会
  • Place of Presentation: 千葉工業大学
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Presentation] TiAu/Co積層化による高温磁場駆動形状記億デバイスの作製 (2007)
  • Author(s): 沖森友太, 稲邑朋也, 若島健司, 細田秀樹, 宮崎修一
  • Organizer: 日本金属学会
  • Place of Presentation: 岐阜大学
  • Year and Date: 2007-09-19