2013 Fiscal Year Annual Research Report
マルテンサイト変態の低温異常―その普遍性と起源の解明―
| Project/Area Number |
22226011
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
貝沼 亮介 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20202004)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大沼 郁雄 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20250714)
村上 恭和 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (30281992)
大森 俊洋 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60451530)
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| Project Period (FY) |
2010-05-31 – 2015-03-31
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| Keywords | 形状記憶合金 / 相変態 / 状態図 / マルテンサイト変態 / 極低温 |
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| Research Abstract |
（１）基本変態特性評価（電気抵抗、磁気特性、変態潜熱など）：計画する全合金系に関して、平成２４年度と同様の研究を遂行した。
（２）機械特性評価（超弾性特性、兄弟晶界面や晶癖面の移動度など）：計画する全合金系に関して、引き続き平成２４年度と同様の研究を遂行した。本年度は、Cu-Al-Mn系でありながら既に測定した６M構造とは異なる２H構造のマルテンサイト変態に関して低温実験を行うと共に、一定応力下で温度変化させる等、今までと異なる手法を用いた実験も実施した。
（３）相変態の組織学的評価：平成２４年度に引き続き、TEM低温応力印加ホルダーを利用して以下の研究を推進した。(a)NiTiやNiTiFe：合金に出現するプレマルテンサイト相の観察と応力下のその場観察を行った。(b)NiCoMnIn合金の極低温域におけるプレマルテンサイト組織や応力誘起変態組織のその場観察を行った。
(c)マルテンサイト変態を生じるペロブスカイト系セラミックスについて組織観察を行った。
（４）熱力学的解析と組織シミュレーション：平成２４年度に引き続き、磁場や応力下でのクラジウス―クラペイロンの関係を利用して、（１）や（２）で得られた実験結果から各合金系における変態エントロピー変化の温度依存性を推測した。また、実験で得られた比熱実験データに基づき、自由エネルギーの温度依存性を定量的に評し、磁場やプレマルテンサイトの形成が及ぼす熱力学的寄与を明確にし、カイネティックアレスト現象についての理解を深めた。
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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
（１）～（４）項目のうち、いずれについても予定の８割以上を達成した。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）基本変態特性評価（電気抵抗、磁気特性、変態潜熱など）：計画する全合金系に関して、平成２５年度と同様の研究を遂行する。
（２）機械特性評価（超弾性特性、兄弟晶界面や晶癖面の移動度など）：計画する全合金系に関して、平成２５年度と同様の研究を遂行する。特に、実用的に可能性の高いCuAlMn 合金に関しては、低温用多結晶超弾性合金として利用しうる限界の温度を明確にする。
（３）相変態の組織学的評価：平成２５年度に引き続き、低温応力印加ホルダーを利用してＴＥＭを中心に以下の研究を推進する。また、必要に応じ電子回折以外にＸ線回折や中性子回折を併用し結晶構造の確認をする。(a)NiTi やNiTiFe 合金に出現するプレマルテンサイト相の観察と応力下のその場観察。(b)NiCoMnIn 合金の極低温域におけるプレマルテンサイト組織や応力誘起変態組織のその場観察。また、極低温の１軸応力下で２Ｔ程度の磁場をかけた場合の組織変化その場観察。(c)最近見出されたCoCrSiGaの合金系についても同様の観察を行う。具体的には、（１）、（２）の研究結果を見た上で適宜どのような条件で観察を行うかを決定する。
（４）熱力学的解析：磁場や応力下でのクラジウス―クラペイロンの関係を利用して、（１）や（２）で得られた実験結果から各合金系における変態エントロピー変化の温度依存性を推測する。また、実験で得られた比熱実験データに基づき、自由エネルギーの温度依存性を定量的に評価し、磁場やプレマルテンサイトの形成が及ぼす熱力学的寄与を明確にし、カイネティック・アレスト現象を解明する。
（５）機能性材料への応用可能性評価：（１）～（４）の成果に基づき、低温域で利用可能な形状記憶合金・超弾性合金の合金系や組成範囲を明確にする。また、低温異常現象の特徴を解明した上で応用への可能性を検討した上で、低温用形状記憶材料の提案と異常現象を使用した新機能性の提案をする。
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[Journal Article] Magnetic phase diagram of Ni2Mn1.44-xCuxSn0.56 shape memory alloys2014
Author(s)
T. Kanomata, R. Y. Umetsu, K. Ohtsuki, T. Shoji, K. Endo, K. Fukushima, H. Nishihara, W. Ito, Y. Adachi, T. Miura, K. Oikawa, R. Kainuma, K. R. A. Ziebeck
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Journal Title
JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
Volume: 590
Pages: 221-226
DOI
Peer Reviewed
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