2016 Fiscal Year Annual Research Report
マルテンサイト変態の核生成時間―磁場を用いたアプローチ
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25249086
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
掛下 知行 大阪大学, 工学研究科, 教授 (90127209)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寺井 智之 大阪大学, 工学研究科, 講師 (20346183)
福田 隆 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (50228912)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | カイネティクス / 核生成 / マルテンサイト変態 / 磁場 / 状態図 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マルテンサイト変態は，鉄鋼材料の強靭化や形状記憶効果の発現など，多くの構造・機能材料に重要な役割を果たす相変態である．マルテンサイト変態は一般に核生成・成長により進行することが知られているが，その核生成機構についての理解は未だ十分ではない，我々は核生成機構につての理解を深めるために，等温マルテンサイト変態に注目して研究を進めている．
これまで，多くのマルテンサイト変態は非等温変態であると考えらてきた．しかしながら，我々はすべてのマルテンサイト変態は，本質的に等温変態の性質を有しているという考えをとっている．非等温変態に見えるのは，相変態に要する時間が我々の検出範囲に無いことに由来すると考えている．すなわち，適切条件さえ見つければ，これまで非等温変態と考えられてきた合金においても等温変態の挙動が観察できると期待している．
実際に，我々は従来非等温変態と考えられてきたTi-Ni系形状記憶合金におけるB2型構造からB19'型構造へのマルテンサイト変態が等温的に進行することを明確に示し，そのTTT図を報告した．さらに，B2相とB19'相の自由エネルギー差を実験的に求め，我々の提案している核生成モデルを用いて，核サイズが数nmのサイズであることを見積もった．
また，Fe基合金にパルス強磁場を印加して，磁場が印加されている時間だけ変態できる条件を与えることで，潜伏時間についての情報をえる実験を推進している．その結果，パルス磁場を印加した場合には，定常磁場を印加した場合よりも，磁場誘起マルテンサイト変態に必要となる臨界磁場強度が高くなるという知見を得ている．
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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
Ti-Ni合金において，Ti3Ni4を整合析出させると，等温変態が極めて明瞭に現れることを見出した．このことは，等温変態がどのように進行するのかを理解するうえで，有用な情報を提供する．また，パルス磁場を加えると，定常磁場の場合よりも変態に必要な磁場強度が強くなることを確認した．このような，パルス磁場の実験を繰り返すことにより，変態に必要な潜伏時間についての知見を得ることが期待できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
Fe-Ni-Mn合金のマルテンサイト変態に及ぼすパルス磁場の影響をさらに詳細に調べる．とくに磁場下における構造変化を実験的に追えるようにしたいと考えている．
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