拡散-変位型相変態による巨大可逆歪みの発現と高温形状記憶材料の創出
| Project/Area Number |
22K18899
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
田原 正樹 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (80610146)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 拡散変態 / 変位型変態 / 形状記憶効果 / チタン合金 / マルテンサイト変態 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は研究代表者がチタン合金で発見した「新たな拡散－変位型相変態」を利用した高温形状記憶効果の創出を目的としている。従来の形状記憶合金は原子無拡散のマルテンサイト変態を利用した現象であるため、原子拡散が容易に生じる高温では安定した特性の発現が難しかった。本研究で用いる相変態は原子拡散を有する変態であり、高温での機能変化は生じにくいと考えられる。本研究では、この「拡散-変位型相変態」による高温形状記憶効果の発現と関連する学術的基礎の確立を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は研究代表者が発見した新しい拡散-変位型相変態を利用した高温形状記憶材料の創出を目的としている。この相変態はチタン合金における等温変態であり、直方晶構造を経由することが特徴である。従来のチタン合金においては直方晶構造は原子無拡散のマルテンサイト変態によって生成するものであった。研究代表者は、特殊なチタン合金において加熱または高温での保持によって原子拡散を伴いながらこの直方晶構造の相が現れることを見出した。この相変態は原子拡散を伴う拡散型変態であるが、同時に変位型変態の性質も持ち合わせていることを利用して、形状記憶効果の発現が期待される。
一般に広く用いられれている形状記憶効果とは、原子無拡散のマルテンサイト変態を利用したものである。本研究では、このような従来の形状記憶合金とは全く異なるメカニズムで形状記憶効果の発現を目指す。
本年度は、これまでに研究代表者が発見した拡散-変位型相変態が生じるチタン合金において形状回復挙動の有無及び形状回復動作について、基礎的な研究を行った。特に、形状回復ひずみと形状回復温度、回復応力について、単結晶試料を用いた系統的な実験を行った。また、発現した形状回復現象について、金属組織学的なメカニズムを解明するため、X線回折測定とSEM-EBSD測定を行った。
その結果、研究代表者の推測通り、拡散-変位型相変態を利用して新しい形状回復現象が発現することがわかった。また、形状回復現象が生じるためには直方晶構造での変形を適切に制御する必要があることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
形状回復挙動について順調に進展した。また、当初の想定よりもXRD測定による金属組織学的解析が有効であることがわかり、次年度に計画していた放射光/中性子施設を利用した実験が不要となったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
単結晶を利用した形状回復挙動の解析を完了させ、多結晶材での評価も行う。単結晶材については結晶方位依存性も解明する。
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Report
(1 results)
Research Products
(6 results)
