バルクナノ超弾性合金におけるマルテンサイト変態の結晶学と機能発現の起源

• Project Area: Bulk Nanostructured Metals -New Metallurgy of Novel Structural Materials
• Project/Area Number: 25102707
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 西田 稔 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (90183540)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2014: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2013: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
• Keywords: 超弾性 / 形状記憶効果 / 熱弾性マルテンサイト変態 / 自己調整構造 / 粒界構造 / 走査電子顕微鏡 / 熱サイクル / 核生成 / 逆変態レリーフ / 低温圧延

Outline of Annual Research Achievements

(1)Ti-Ni合金のB19’Mの自己調整構造に及ぼす母相粒径の影響
研究に先立ちB19’Mの自己調整構造に及ぼす合金組成（Ni濃度）の影響を母相平均粒径20 μm程度の種々のTi-Ni合金を用いて調査した．等原子比組成(Ti-50 at.% Ni)合金では理想形状である6HPVS(晶癖面兄弟晶)クラスターを確認することができなかったが，Ni濃度の増加に伴いTi-51.0 at.% Ni合金では観察された自己調整構造の35％以上が6HPVsクラスターであった．この結果を基に等原子比組成合金における自己調整構造に及ぼす母相結晶粒径の影響を調べた．Ti-50.0 at.% Ni合金に加工と熱処理を施し，平均結晶粒径を0.4～7μm程度に制御した試料を作製した．これらについてEBSD法を用いた結晶方位解析とSEMによる表面起伏観察を行った．粒径1μm程度の母相粒において6HPVsクラスターの生成が確認され，自己調整構造の形態は合金組成のみならず母相結晶粒径にも依存することが明らかになった．
(2)熱サイクルに及ぼす母相粒径の影響
平均粒径7μmと0.4μmの試料について熱サイクルによる順変態・逆変態を繰り返し，変態温度の変化を測定した．その結果，前者では20サイクル後に変態開始温度が約13 ℃低下したが，後者では約3 ℃の低下に抑制されていた．これは，結晶粒微細化によって熱サイクルに伴う転位の生成が阻害されたことと，理想形態に近い自己調整構造が形成されることで変態ひずみが軽減されたことによるものと考えられる．

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Effects of Ni concentration and aging conditions on multistage martensitic transformation in aged Ni-rich Ti-Ni alloys (2014)
  • Author(s): B. Karbakhsh Ravari, S. Farjami, M. Nshida
  • Journal Title: Acta Materialia Volume: 69 Pages: 17-29
  • DOI: 10.1016/j.actamat.2014.01.028
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 形状記憶合金の階層的組織観察 (2014)
  • Author(s): 稲邑朋也，井誠一郎，副島洋平，西田稔
  • Journal Title: 材料の科学と工学 Volume: 51 Pages: 14-17
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Antiphase boundary-like structure of B19 ' martensite via R-phase transformation in Ti-Ni-Fe alloy (2014)
  • Author(s): M. Matsuda, R. Yamashita, S. Tsurekawa, K. Takashima, M. Mitsuhara, M. Nishida
  • Journal Title: JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS Volume: 586 Pages: 87-93
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2013.10.015
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of Thermal Cycling on Multistage Martensitic Transformation in Aged Ti–50.8 at% Ni Alloy (2013)
  • Author(s): B. Karbakhsh Ravari, M. Mitsuhara, S. Farjami, M. Nishida
  • Journal Title: MATERIALS TRANSACTIONS Volume: 54 Issue: 12 Pages: 2185-2188
  • DOI: 10.2320/matertrans.M2013309
  • NAID: 130004455040
  • ISSN: 1345-9678, 1347-5320
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In situ SEM studies of the transformation sequence of multistage martensitic transformations in aged Ti-50.8 at.% Ni alloys (2013)
  • Author(s): B. Karbakhsh Ravari, M. Nishida
  • Journal Title: Philosophical Magazine Volume: 93 Issue: 18 Pages: 2279-2296
  • DOI: 10.1080/14786435.2013.769070
  • Peer Reviewed
• [Presentation] IVRデバイス用Ti-50 at.% Ni超弾性合金の開発 (2015)
  • Author(s): 小松鈴奈，吉田秀明，副島洋平，光原昌寿，山内清
  • Organizer: 日本金属学会春期講演大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス
  • Year and Date: 2015-03-18 – 2015-03-20
• [Presentation] 低ひずみ加工によるTi-Ni 形状記憶合金の結晶粒微細化法の確立 (2014)
  • Author(s): 吉田秀明，副島洋平，藤田浩平，Sahar Farjami，光原昌寿，板倉 賢，西田 稔
  • Organizer: 日本金属学会秋期講演大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス
  • Year and Date: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [Presentation] Ti-Ni合金における熱弾性マルテンサイト変態に伴う組織形成の母相粒径依存性 (2014)
  • Author(s): 副島洋平、吉田秀明、光原昌寿、板倉 賢、西田 稔
  • Organizer: 日本金属学会秋期講演大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス
  • Year and Date: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [Presentation] Analysis of Precipitation Process of Ti3Ni4 in Ti-50.8at.% Ni Alloy Showing Multiple Martensitic Transformation (2014)
  • Author(s): T. Hara, S. Motomura, K. Ravari, M. Nishida
  • Organizer: International Conference on Martensitic Transformations 2014
  • Place of Presentation: Bilbao, Spain
  • Year and Date: 2014-07-06 – 2014-07-11
• [Presentation] Grain Boundary Control and Grain Refinement of Ti-Ni Based Shape Memory Alloys with Light Plastic Deformation (2014)
  • Author(s): M. Mitsuhara, K. Fujita, M. Yasunaga, H. Yoshida, M. Nishida
  • Organizer: International Conference on Martensitic Transformations 2014
  • Place of Presentation: Bilbao, Spain
  • Year and Date: 2014-07-06 – 2014-07-11
• [Presentation] Ti-Ni形状記憶合金の結晶粒微細化と相変態に及ぼす母相結晶粒径の影響 (2014)
  • Author(s): 吉田秀明，副島洋平，藤田浩平，Sahar Farjami，光原昌寿，板倉 賢，西田 稔
  • Organizer: 日本金属学会・鉄鋼協会・軽金属学会九州支部合同学術講演会
  • Place of Presentation: 九州大学伊都キャンパス
  • Year and Date: 2014-06-07
• [Presentation] Ti-Ni合金における逆変態レリーフを用いた自己調整構造内の転位組織観察 (2014)
  • Author(s): 副島 洋平, Sahar Farjami, 光原 昌寿, 板倉 賢, 西田 稔, 稲邑 朋也
  • Organizer: 日本金属学会春期大会（第154回）
  • Place of Presentation: 東京工業大学
• [Presentation] 温間圧延を利用したTi-Ni合金の結晶粒微細化 (2013)
  • Author(s): 藤田 浩平, Sahar Farjami, 光原 昌寿, 板倉 賢, 西田 稔
  • Organizer: 日本金属学会・日本鉄鋼協会・軽金属学会九州支部合同学術講演会
  • Place of Presentation: 熊本県民交流館パレア
• [Presentation] Ti-Ni 合金における熱弾性マルテンサイト変態に伴う組織形成の組成依存性 (2013)
  • Author(s): 副島 洋平, 稲邑 朋也, 光原 昌寿, 西田 稔
  • Organizer: 日本金属学会秋期大会（第153回）
  • Place of Presentation: 金沢大学
• [Presentation] 温間圧延による双晶変形を利用したTi-Ni 合金の結晶粒微細化 (2013)
  • Author(s): 藤田 浩平, Sahar Farjami, 光原 昌寿, 板倉 賢, 西田 稔
  • Organizer: 日本金属学会秋期大会（第153回）
  • Place of Presentation: 金沢大学
• [Presentation] Ti-Ni 合金における自己調整構造の形成・消滅に伴い導入される転位組織 (2013)
  • Author(s): 副島 洋平, 稲邑 朋也, Sahar Farjami, 光原 昌寿, 板倉 賢, 西田 稔
  • Organizer: 日本顕微鏡学会九州支部総会・学術講演会（第55 回）
  • Place of Presentation: 九州大学
• [Remarks] 結晶物性工学研究室
  • URL: http://www.asem.kyushu-u.ac.jp/of/of01/page1/index.html
• [Remarks] 結晶物性工学研究室科学研究費補助金
  • URL: http://www.asem.kyushu-u.ac.jp/of/of01/page1/page68/page68.html
• [Remarks] 結晶物性工学研究室
  • URL: http://www.asem.kyushu-u.ac.jp/of/of01/page1/index.html
• [Remarks] 科学研究費補助金
  • URL: http://www.asem.kyushu-u.ac.jp/of/of01/page1/page68/page68.html