Building theory for dynamics of thermoelastic martensitic transformation

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02418
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26010:Metallic material properties-related
• Research Institution: National Institute for Materials Science (2021); Kyoto University (2019-2020)
• Principal Investigator: NIITSU Kodai 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, 主任研究員 (90733890)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: マルテンサイト変態 / 動力学 / 等温変態 / 熱活性化 / 構造相変態

Outline of Final Research Achievements

The low-temperature behavior of the thermoelastic martensitic transformation was explained from the viewpoint of the thermal activation mechanism, and it became clear that the dimension of time plays an important role in understanding the transformation dynamics. By proposing a mathematical model of the thermal activation mechanism and obtaining a numerical solution, I obtained a TTT diagram that visualizes the isothermal transformation behavior and continuous cooling / heating transformation diagrams that visualize the transformation behavior under thermalization. Asymmetric isothermal transformation dynamics and non-ergodicity can be understood from these diagrams. These understandings can be reproduced accurately by the proposed mathematical model, and the original goal of constructing the basic theory of metamorphosis dynamics was achieved.

Free Research Field

金属物性

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果により、マルテンサイト変態における熱活性化機構の物理的役割が明らかとなった。この役割は特に低温域で顕在化し、従来の理解から外れる変態挙動の主要因となる。その結果、形状記憶効果や超弾性効果は低温で得難くなることが分かり、同合金の低温応用を阻む根源的要因であることが明らかとなった。この課題を解決するためには熱活性化機構の影響を小さくする材料設計戦略を確立する必要があり、今後さらなる理解の深化を通して同合金の低温応用を目指した研究に役立てられると期待される。