2015 Fiscal Year Annual Research Report
格子チューニングによる超長寿命形状記憶合金の設計原理とスーパーニチノールの開発
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15H04143
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
稲邑 朋也 東京工業大学, 精密工学研究所, 准教授 (60361771)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 形状記憶合金 / ドメイン組織 / マルテンサイト変態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はマルテンサイト変態によって生じたドメイン壁のincompatibilityを消去もしくは低減させることによって格子欠陥の発生を低減させた形状記憶合金を創製することを目的としている．ニチノール合金を基とした超長寿命形状記憶合金を創製するために，予備解析してあった，ドメイン界面でのねじれ量と格子定数の関係をもとに，４・５族，８～１２族元素の添加によって格子定数比を制御した種々のTi-Ni基合金を作製した．その結果，格子定数比に応じて，整合性の高い界面だけからなる特異なドメイン組織が出現する組成範囲を見いだした．それらの合金における，繰り返し使用に伴う相変態温度シフトの有無を測定した結果，特異なドメイン組織が出現している合金では，変態・逆変態を２００回繰り返しても変態温度が全くシフトしないことがわかった．従来のTiNi合金は変態・逆変態を１０回繰り返すだけで変態温度シフトが２０℃以上になることを考えると，本合金は極めて良い繰り返し特性を持っていると言える．また相変態温度は７０℃近傍であり，ニチノール合金と比してもほぼ同程度になっている．この様に，本年度においては，理論解析をベースにした格子定数制御によって，ドメイン組織を制御し，変態温度シフトが格段に抑制された合金組成を同定することができた．さらに，Ti-Ni-Pd合金において，ねじれた組織の形成過程の解析から，組織形成とねじれの残存機構を明らかにした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初計画では，平成２７年度においては理論解析をベースにして，ドメイン構造制御（ねじれ消去）を達成できる合金系と組成範囲を同定することが目的であったが，繰り返し特性の評価まで行うことができ，しかも繰り返し特性に極めてすぐれた合金を作製できているので，当初の計画以上に進展していると言える．また，組織にねじれが残存する場合の組織形成過程と，ねじれの残存メカニズムを明らかにした点も，当初の計画以上に進展している点である．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，より幅広い組成範囲において，ドメイン組織と変態温度シフトの関係性を明らかにして，本材料設計原理の妥当性を証明する．また優れた繰り返し特性を持つ合金について，力学特性と組織・欠陥形成過程の関係も明らかにする．これらを総合して，スーパーニチノール合金を設計する．
予想と異なり，繰り返し特性の良い合金のドメイン組織が予想よりも微細であるので，SEM/EBSDによる組織解析が行えないので，SEM/BSEとTEMを用いた組織解析を行うこととする．また実用化を考え，インゴット作製時に混入する不純物の分析とそれらの変態挙動への影響も明確にしてゆく予定である．
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| Remarks |
稲邑朋也，日本金属学会功績賞（組織部門）受賞，2016年3月22日
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