形状記憶材料の熱・力学的性質とその評価法の研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07650122
• 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): 渡辺 修 愛知工業大学, 工学部, 助教授 (90074434) ; 岩永 弘之 愛知工業大学, 工学部, 教授 (40064943) ; 田中 喜久昭 東京都立科学技術大学, 工学部, 教授 (80081256)
• Keywords: 形状記憶合金 / 形状記憶ポリマー / マルテンサイト変態 / R相変態 / ガラス転移 / 形状記憶効果 / 変態擬弾性 / 回復応力

Research Abstract

形状記憶材料の熱・力学的性質とその評価法の研究として,TiNi形状記憶合金,Fe系形状記憶合金およびポリウレタン系形状記憶ポリマーの応力-ひずみ-温度-時間関係を調べた。得られた主要な結果は,次の通りである。
1.形状記憶合金の熱・力学的性質
(1)マルテンサイト変態に関して,繰返し熱・力学負荷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。これらの特性は応力-温度相図の変態線の挙動で表現できる。
(2)R相変態に関して,繰返し変形を受けても熱・力学的性質は変化しない。また,TiNi形状記憶合金線材の回転曲げ疲労については,ひずみ振幅がR相変態域にある場合には,疲労寿命は10^7回以上になる。
2.形状記憶合金の構成式
生成相の体積分率を考慮する構成式を提案し,形状記憶効果,変態擬弾性,回復応力,繰返し変形特性をよく表現できることを確かめた。
3,ポリウレタン系形状記憶ポリマーの変形特性
(1)材料の形状固定性は繰返し変形を受けてもほぼ一定である。
(2)形状回復特性は熱・力学負荷履歴に依存する。熱・力学特性は繰返しの初期に大きく変動する。したがって、実用においては予め力学的トレーニングを行うことが有効である。
(3)加熱過程において形状の回復する温度は,負荷過程の温度が低いほど低い。また,低温負荷では最初の負荷により熱・力学的性質が著しく変化する。

Research Products

• [Publications] H. Tobushi: "Deformation Properties of TiNi Shape Memory Alloy" Journal de Physique IV. 5. 409-413 (1995)
• [Publications] C. Lexcellent: "Internal Loops in Pseudoelastic Behaviour of Ti-Ni Shape Memory Alloys" Mecanica. 30. 459-466 (1995)
• [Publications] 戸伏壽昭: "TiNi形状記憶合金線材の回転曲げ疲労試験" 日本機械学会論文集. 61. 2355-2361 (1995)
• [Publications] 伊貝 亮: "TiNi形状記憶合金の繰返し変形特性" 日本機械学会論文集. 61. 2629-2635 (1995)
• [Publications] Ping-hua LIN: "Deformation Properties of TiNi Shape Memory Alloy" JSME International Journal. 39. 108-116 (1996)
• [Publications] Ping-hua LIN: "Influence of Strain Rate on Deformation Properties of TiNi Shape Memory Alloy" JSME International Journal. 39. 117-123 (1996)