Development of Mn-based reentrant shape memory alloys

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K18877
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Xu Xiao 東北大学, 工学研究科, 准教授 (20781389)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: 形状記憶合金 / リエントラント・マルテンサイト変態

Outline of Final Research Achievements

The PI's group have developed CoCrGaSi shape memory alloys showing an abnormal parent->martensite(M)->parent diffusionless transformation. The CoCrGaSi alloys show cooling-induced shape memory effect and elastocaloric effect thus being candidates for applications, but they are expensive. In this research, we focused on an inexpensive MnZn system. We found a bcc-hcp-type diffussionless transformation, accompanied with a phase stability reversal at low temperatures for the bcc and hcp phases. However, the reentrant M transformation phenomenon was not observed because of the nonthermoelastic M transformation and the partial diffusion for this system. We also systematically examined the MnZn binary alloy system and experimentally determined the phase diagram.

Free Research Field

金属物性

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

代表者らは、冷却で母相→マルテンサイト(M)相→母相といった異常な変態挙動（リエントラントM変態挙動）を有するCoCrGaSi形状記憶合金を開発した。CoCrGaSi形状記憶合金は様々な応用の可能性が見込まれるが、コストが高いことがネックである。本研究は、MnZnという、CoCrGaSiの1/20のコストである合金系に注目して挑戦的研究を行った。最終的にリエントラントM変態を見出すことはできなかったが、部分的な拡散変態の形でリエントラント変態と同様の相安定性の逆転現象を見出し、今後リエントラントM変態挙動を有する形状記憶合金の開発指針に大きな意味を持つ研究成果が得られた。