強磁性形状記憶合金薄膜による磁場動作型マイクロアクチュエーターの開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350061
• Research Institution: Himeji Institute of Technology
• Principal Investigator: 小寺澤 啓司 姫路工業大学, 工学研究科, 教授 (50047594)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 尚三 姫路工業大学, 工学研究科, 教授 (50193587)
• Keywords: Fe-Pd合金 / 強磁性形状記憶合金 / 薄膜 / スパッタリング / マルテンサイト変態

Research Abstract

約30at%のPdを含むFe-Pd合金は温度変化によってfct-fcc熱弾性型マルテンサイト変態が生じるだけでなく、強磁性材料であり磁場によってもマルテンサイト変態が誘起されることが知られている。従って、温度だけでなく磁場のon/offによっても形状記憶効果を発現させることが可能と考えられており、Ti-Ni合金より高速に駆動できるアクチュエータ材料として期待されている。これらの合金をマイクロマシンのアクチュエータとして利用する場合、何らかの方法で薄膜化する技術を確立しておくことが必要になる。本研究では、二源スパッタリング装置を用いて組成および構造が制御されたFe-Pd強磁性形状記憶合金薄膜を作製する技術を確立した上で、磁場誘起形状記憶機能を有するマイクロアクチュエータを形成することを最終的な目標とした。
本年度は、fcc-fct熱弾性型マルテンサイト変態挙動をともなう形状記憶挙動を示すことが明らかとなった28〜32at%のPdを含むFe-Pd薄膜について、一定応力下で冷却・加熱にともなう歪みの変化を測定する熱サイクル試験を行い、その形状記憶挙動を定量的に評価することを第一の目標とした。その結果、マルテンサイト変態および逆変態にともなって歪みが変化する様子を観察することができた。変態歪みは、最大で約1%程度であった。この歪み量は、配向した薄膜としては妥当な量と考えられる。また、熱サイクル試験から推定されるマルテンサイト変態温度(Ms点)は負荷応力によって変化し、いわゆるクラジウス-クラペイロンの関係が成立することがわかった。また、外挿により求めた応力ゼロでの変態温度をPd組成に対してプロットすると、昨年度X線回折によって測定されたものと同様にPd組成の増加とともにMs点が急激に低下することがわかった。昨年度から得られた結果は、国内外の学会において既に発表されている。

Research Products

• [Publications] S.Inoue, T.Namazu, S.Fujita, K.Koterazawa, K.Inoue: "Deposition of Fe-Pd Ferromagnetic Shape Memory Alloy Thin Films by Sputtering and Their Shape Memory Behavior"Mater.Sci.Forum. 426-432巻. 2213-2218 (2003)