2021 Fiscal Year Annual Research Report
Guiding principle of long-life shape memory alloy by controlling domain structure and strengthening
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21H04613
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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, 科学技術創成研究院, 教授 (60361771)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2025-03-31
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| Keywords | マルテンサイト / 回位 / 適合条件 / ３重点 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
形状記憶効果は繰り返し駆動による機能劣化が激しくほとんど実用化されていない．申請者はこれまでに，形状記憶合金のマルテンサイト組織に存在する「ねじれ」を発見し，添加元素による格子定数チューニングでねじれをほぼ消去した合金では，機能劣化が格段に抑制されることを明らかにした．本提案では「ねじれの完全消去条件」とその近傍での残留ねじれ・ドメイン組織・転位累積・特性の関係を明らかにし，ねじれによる転位累積が機能劣化の主因であることを立証し長寿命化原理を確立する．さらに，残留していても機能劣化が進行しない「許容ねじれ量」が存在し，降伏応力を高めれば許容ねじれ量を拡大できることを検証する．これらにより，材料学的に裏付けされた，合金組成の選択幅が担保された実現性の高い長寿命化設計指導原理を構築することを目的としている．この目的を達成するために本年度においては，３重点においてねじれが完全に消滅する条件を定式化した．さらに４重点が格子定数によらず常にねじれゼロであることを踏まえて，３重点と４重点が連鎖してもねじれが蓄積しないことを明らかにした．ねじれが１°程度以下の合金においては，特徴的な３回対称組織と４回対称組織が連鎖してが出現することを明らかにしており，前述の理論の妥当性が示された．これらのドメイン組織が出現することで母相との適合条件を満足していなくても転位の蓄積が抑制されていることを電子顕微鏡観察により明らかにした．さらにねじれが１°程度以下の合金では，熱サイクルにともなう機能劣化が抑制されることを明らかにした．これらは転位の累積がねじれ低減によって抑制され，その結果として熱サイクルにともなう機能劣化の進行が大幅に遅延されたためであると考えられ，本研究で提案する長寿命化原理の妥当性を示唆するものである．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
予定通りねじれ消去ドメイン組織の出現条件の定式化と，それらが４重点と連鎖することによってねじれの蓄積しない組織が出現することを明らかにしている．またドメイン組織の解析も予定通り進行しており，本研究課題で提案する長寿命化原理の妥当性を示しつつある．よっておおむね順調に進展しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
予定通り，ねじれ消去条件近傍での組織解析ならびに転位組織を解析して，ねじれの大きさと転位発生の関係を明確にする．また次年度から加工硬化によって降伏応力を上昇させることで，許容ねじれ量の同定を行う予定である．
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