1998 Fiscal Year Annual Research Report
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10211206
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
掛下 知行 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90127209)
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| Keywords | マルテンサイト変態 / Fe-Ni-Cr合金 / Fe-Ni-Mn合金 / 強磁性 / 反強磁性 / 強磁場 / 臨界磁場 / 分子磁場 |
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| Research Abstract |
固相変態、特にマルテンサイト変態(協力現象により起きる無拡散型構造相変態)を利用した機能性(形状記憶効果、疑弾性)材料ならびにその組織を制御し強靭化した構造材料は現在幅広く使用されている。近年、我々はこの変態に及ぼす磁場(0〜60T)効果について調べ、変態開始温度の磁場依存性を決める式を構築した。この一連の結果を考慮すれば温度応力に加え磁場の複合的な変化に対して形状記憶効果および擬弾性を示すインテリジェントマテリアルの実現ならびに磁場を中心とした新しい材料組織制御が十分に期待できる。これらを確立するためには、さらに詳細な変態に及ぼす磁場効果に関する知見が必要になる。特に、磁場は磁化を通して、変態に影響を与えるので、変態前後の相の磁気秩序が磁場誘起マルテンサイト変態に及ぼす効果に関する情報が必要となる。
本研究ではこの情報を得るために、強磁性ならびに反強磁性磁気秩序が磁場誘起γ→α'マルテンサイト変態に及ぼす影響をFe-Ni-CrならびにFe-Ni-Mn合金において調査した。その結果以下の知見が得られた。
(1) 常磁性-強磁性磁気転移を示すFe-Ni-Cr合金のマルテンサイト変態に及ぼす磁場効果
この合金の自発磁化の温度依存性をVSMにより測定した結果、キューリー点は約130Kであった。マルテンサイト変態は母相の磁気状態(常磁性、強磁性)にかかわらず磁場印加により誘起されることがわかった。マルテンサイト変態を誘起するのに必要な最小磁場(臨界磁場、Hc)は温度の低下にともない減少し、キューリー点より低い温度でほぼ一定値となった。この結果は強磁性磁気秩序がマルテンサイト変態を抑制していることを示している。得られた臨界磁場と温度の関係を以前に提唱した臨界磁場の温度依存性を評価する式を用いて解析した。この際、強磁性磁気秩序にともなう自由エネルギー変化を考慮した(分子磁場近似)。その計算結果は上述の実験結果と良く一致した。
(II) 常磁性-反強磁性磁気転移を示すFe-Ni-Mn合金のマルテンサイト変態に及ぼす磁場効果
この合金の帯磁率測定より、ネール点は約30Kであることがわかった。マルテンサイト変態は母相の磁気状態(常磁性、強磁性)にかかわらず磁場印加により誘起されることがわかった。マルテンサイト変態を誘起するのに必要な最小磁場(臨界磁場、Hc)は温度の低下にともない減少し、ネール点付近で最小値を示し、さらに温度が下がると増加した。この結果は反強磁性磁気秩序がマルテンサイト変態を抑制していることを示している。得られた臨界磁場と温度の関係を以前に提唱した臨界磁場の温度依存性を評価する式を用いて解析した。この際、強磁性磁気秩序にともなう自由エネルギー変化を考慮した(分子磁場近似)。その計算結果は上述の実験結果と良く一致した。
(III) 以上の結果から、磁気秩序は磁場誘起マルテンサイト変態を抑制することがわかった。
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[Publications] T.Kakeshita: "Effects of Magnetic Field on Athermal and Isothermal Martensitic Transforma-tions in Fe-Ni-Cr Alloys" Materials Transactions,JIM. Vol.40 No.2. 100-106 (1999)
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[Publications] T.Kakeshita: "Effects of Static Magnetic Field and Hydrostatic Pressure on the Isothermal Martensitic Transformation in an Fe-Ni-Cr Alloy" Materials Transactions,JIM. Vol.40 No.2. 107-111 (1999)
