2019 Fiscal Year Annual Research Report
Ferrous Structural Superelastic Alloys-New Stage of Shape Memory Materials-
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15H05766
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
貝沼 亮介 東北大学, 工学研究科, 教授 (20202004)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大沼 郁雄 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 上席研究員 (20250714)
荒木 慶一 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (50324653)
大森 俊洋 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60451530)
藤倉 修一 宇都宮大学, 地域デザイン科学部, 准教授 (90782558)
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| Project Period (FY) |
2015-05-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 超弾性 / 形状記憶合金 / マルテンサイト変態 / 鉄合金 / 組織制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、Fe-Ni-Co-Al(FNCA)基およびFe-Mn-Al-Ni(FMAN)基合金が抱える材料学的諸問題を解決し、建築・土木や機械・自動車産業で求められる比較的大型かつ低廉な構造用超弾性部材への適用を目指す。これらの目的を達成するために、FMAN合金に焦点を絞り、次の研究を行った。
FMAN合金は結晶粒間の拘束が強く、単結晶で最も良好な超弾性を示す。これまでの研究により、サイクル熱処理法による異常粒成長を利用してセンチメートレベルの結晶を得ることが可能であることがわかっている。そこで、本合金を大型部材に適用するため、異常粒成長を促進させるためのミクロ組織制御を行った。サイクル熱処理による異常粒成長では、亜結晶粒界が駆動力として大きな役割を担っている。そのため、駆動力を増大させるための析出物の制御を行った。FMANにおけるAl濃度の変化や添加元素によりα/γ相の相対的安定性を変化させ、α相中のγ析出物の観察を行ったところ、α相を安定化させることでγ相が微細に析出し、亜結晶粒を微細化させることができた。これにより、サイクル熱処理により大きな結晶粒を得ることに成功した。マルテンサイト変態誘起応力も500～600MPaと高い。また、超弾性の繰り返し疲労の改善に取り組み、NiAl-B2のナノ析出物サイズを制御することで残留歪量が低減する傾向を見せた。これらのことは、本合金系の第二相制御の統一的な指針である。選定した組成の合金を材料メーカーで試作に取り組み、問題なく棒材の製造と異常粒成長が可能であることが検証できた。さらに、建築、土木部材として、Cu系超弾性合金と比較して高いヤング率、誘起応力が好ましく、制震部材としての適用が有望であることがわかった
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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