精密鋳造によるチタンーニッケルージルコニウム高温形状記憶合金アクチュエータの開発

2012 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23560085
• Research Institution: Aichi University of Education
• Principal Investigator: 北村 一浩 愛知教育大学, 教育学部, 准教授 (40332035)
• Keywords: 形状記憶合金 / アクチュエータ / 精密鋳造 / 燃焼合成

Research Abstract

吉見製作所 所有の燃焼合成装置では、作製条件を変えてもインゴットの作製ができなかった。この理由は、真空ポンプなどの装置の劣化も考えられる。現在装置のチェックを行っている。
燃焼合成でのインゴット作製に手間取っているため、「ウルトラプラズマシンタリング法」で粉末から作製されたTi-Ni-Zr合金インゴットを入手し、鋳造可能かどうかの試験を行った。従来のTi-Ni２元系の鋳造条件で鋳造を行った結果、角材形状の引張試験用試験片の作製し成功した。
作製した試験片に、400℃1時間、500℃1時間、600℃1時間の形状記憶熱処理を施した。熱処理後、一部の試験編には、圧延率10%で冷間圧延を行った。それぞれの試験片に対し、Ｘ線回折測定、示差走査熱量測定、引張試験を行い、鋳造材の形状記憶特性を明らかにした。その結果、以下の測定結果が得られた。
鋳造法により作製した試料は，形状記憶特性を示すことが明らかとなった。示差走査熱量測定の結果、変態温度が最も高い熱処理条件は500℃1時間であるということが明らかとなった。X線回折測定の結果から、いずれの試料でも測定温度の上昇に伴って、マルテンサイト相のピークが減少し母相のピーク強度が増加した。引張試験の結果から、リューダースライクな変形領域において、一般的な形状記憶合金と異なり応力レベルが変化した。この結果は、内部組織が均一化していないことを示している。しかし圧延を施すことにより応力レベルの変化が減少し、一般的な形状記憶合金の特性に近い変形挙動が現れた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

吉見製作所 所有の燃焼合成装置でTi-Ni-Zrの合金インゴットを作製するため、昨年度から条件を変えながら実験を行っているが、真空系のリークがあり、合金インゴットが作製できていない。そのため、代替措置として、「ウルトラプラズマシンタリング法」で粉末から作製されたTi-Ni-Zr合金インゴットを入手し、研究を行っている。
合金インゴットが少量しか入手できないため鋳造回数が限られ、試験用試料の作製が遅れているからである。

Strategy for Future Research Activity

今後、燃焼合成法でTi-Ni-Zr合金インゴットを作製するために、装置の調整を行う。
Ti-Ni-Zr合金の鋳造条件は確立しており、できるだけ多数の試験片を作製し、今まで行えていない透過型電子顕微鏡用試料に用いる薄板と、応用形状の力学試験を行うバネ形状の試験片を作製する。
透過型電子顕微鏡測定とバネ形状の試験片の引張試験を行い、内部組織と形状記憶特性の関係と、応用可能性評価を行う。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

次年度使用額が生じた理由は、24年度は試験用試料の作製の遅れにより、予定していた実験の一部を25年度に行うことにより生じた。次年度は、最終年度であるため、以下の計画で研究費を使用する。
燃焼合成装置の調整に必要な、真空ポンプ、Ｏーリングなどの消耗品、合金インゴットの作製のための費用（合金粉末、合金保存用容器）鋳造を行うための埋没材、ロウ型、ゴム型の費用、透過型電子顕微鏡用試料の作製費用（電解研磨用薬品、冷却装置、試料保存容器）、透過型電子顕微鏡消耗品（液体窒素、試料保存容器、工具）
研究成果公表のための旅費、論文の投稿費用として使用する。