形状記憶材料の繰返し変形挙動の研究

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03650089
• Research Institution: Aichi Institute of Technology
• Principal Investigator: 戸伏 壽昭 愛知工業大学, 工学部, 教授 (70103231)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 喜久昭 東京都立科学技術大学, 工学部, 教授 (80081256) ; 岩永 弘之 愛知工業大学, 工学部, 助教授 (40064943) ; 木村 君男 愛知工業大学, 工学部, 教授 (90139957)
• Keywords: 形状記憶合金 / 形状記憶ポリマ- / マルテンサイト変態 / R相変態 / ガラス転移温度 / 回復応力 / 回復ひずみ / 形状固定性

Research Abstract

形状記憶材料の繰返し変形挙動の研究として,TiNi形状記憶合金およびポリウレタン系形状記憶ポリマ-の応力ーひずみー温度関係を,種々の熱・力学経路について調べた。得られた主要な結果は,次の通りである。
1.TiNi形状記憶合金について:
(1)マルテンサイト変態および逆変態について,繰返し変形を受けることにより変態応力は低下し,変態温度は上昇する。これらの変態応力および変態温度の繰返し特性は,応力一温度平面における変態線の挙動で整理できる。
(2)本研究で提案した応力ーひずみー温度関係式により,材料の繰返し変形特性は良く表される。
(3)R相変態に伴う応力ーひずみ曲線は形状記憶熱処理温度に依存し,熱処理温度が高いほど変態応力は低い。応力ー温度平面で表される変態領域は,R相変態と逆変態とでほぼ重なる。
(4)R相変態に伴う応力ーひずみー温度関係は,提案した構成式により表される。
(5)R相変態の逆変態で発生する回復応力は,低温で与える変態応力に比べて非常に大きい。R相変態に伴う応力ーひずみ曲線は繰返し変形でほとんど変化しない。
2.ポリウレタン系形状記録ポリマ-について:
(1)材料の変形特性は熱・力学経路に依存して著しく異なる。したがって,形状記憶ポリマ-素子の機械的性質の評価を行うためには,材料の変形特性の熱・力学経路依存性の研究が重要である。
(2)高温で変形し,低温で形状固定した場合,加熱で生じる回復変式はガラス転移温度以上で大きくなる。高温でのクリ-プ変形にはクリ-プ限度が存在し,クリ-プ特性は繰返し変形で余り変化しない。

Research Products

• [Publications] 戸伏 壽昭,木村 君男,田中 智久昭,堀 達哉,沢田 隆之: "TiNi形状記憶合金の変形挙動(一定温度下および一定応力下での繰返し特性)" 材料. 40. 1276-1282 (1991)
• [Publications] 戸伏 壽昭,岩永 弘之,田中 喜久昭,堀 達哉,沢田 隆之: "熱・力学サイクルを受けるTiNi形状記憶合金の応力ーひずみー温度関係" 日本機械学会論文集. 57. 2747-2752 (1991)
• [Publications] 戸伏 壽昭,田中 喜久昭,木村 君男,堀 達哉,沢田 隆之: "TiNi形状記憶合金のR相変態に関する応力ーひずみー温度関係" 日本機械学会論文集. 57. 2753-2759 (1991)
• [Publications] 戸伏 壽昭,林 俊一,小島 伸一: "ポリウレタン系形状記憶ポリマ-の機械的性質(応力ーひずみー温度関係の基本特性)" 日本機械学会論文集. 57. 2760-2766 (1991)
• [Publications] H.Tobushi,Y.Ohashi,H.Saida,T.Hori,S.Shirai: "Recovery Stress and Recovery Strain of TiNi Shape Memory Allog(Cyclic Properies under Constant Residual Strain and Constant Maximum Stress)" JSME International Journal. 35. 84-90 (1992)
• [Publications] 戸伏 壽昭,木村 君男,J.R.Cahoon,沢田 隆之: "形状記憶合金熱エンジンの出力特性(斜抜式熱エンジンについて)" 日本機械学会論文集. 58. (1992)