2015 Fiscal Year Research-status Report
マテリアルデザインによる新しいマルテンサイト変態の発見と新機能の創出
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26420725
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
松田 光弘 熊本大学, 自然科学研究科, 准教授 (80332865)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | マルテンサイト変態 / 電子顕微鏡 / 構造・機能材料 / 形状記憶・超弾性 / マテリアルデザイン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はマテリアルデザインによって新しいマルテンサイト変態の発見を試みるとともに，強度や延性など基本的材料特性の改善や形状記憶特性・超弾性など機能特性の創出へと導くことが目的である。本年度は以下の3項目について調査を行った。
（１）等原子比NiZr合金のマルテンサイト変態と微細構造解析－代表的な形状記憶合金であるTi-Ni合金をはじめ，Ti-Pd合金やTi-Pt合金，Zr-Pd合金など4族と10族からなる金属間化合物は熱弾性マルテンサイト変態を有することで知られている。そこで，等原子比NiZr合金について結晶構造や組織を中心に調査した結果，室温ではCm構造を有し，約200℃にてCmcm構造へ，また約1000℃にてL10相（a=0.363nm, c=0.540nm, c/a=1.488）へと2段階のマルテンサイト変態を生じることが新たにわかった。
（２）等原子比HfPd合金の相変態と組織－4族と10族からなるHfPd合金に着目し，XRDおよびTEM観察による微細構造解析を実施した。その結果，室温ではCmcm構造を有し，約600℃にてB2構造（a=0.329nm）へと熱弾性型マルテンサイト変態を生じることが分かった。また組織は微細なプレート状のバリアントを呈しており，プレート境界は(021)Cmcm双晶を形成していた。
（３）強加工による高温型Ti-Pd形状記憶合金の組織変化－Ti-Pd合金に高圧ねじり（HPT）加工（加工条件：8GPa-80回転）を施した結果，結晶粒が微細化するとともに，これまでに本合金系では報告されていない新たな加工誘起L10相の生成が認められた。
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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
本年度は新しいマルテンサイト相の発見につなげるため，原点に戻って4族と10族からなる2元系合金に着目し，相変態挙動や微細構造解析を行った。その結果，等原子比NiZr合金やHfPd合金など新たに熱弾性型のマルテンサイト変態の存在を明らかにするなど，年度当初に企画した実験計画に沿って研究は進行しているといえる。また，H26年度の海外研修を利用して取得した新たな研究手法や解析方法を駆使することで，等原子比Ti-Pd合金においてもこれまでに全く報告のない新しいマルテンサイト相を発見することに成功した。したがって，今年度の研究に関する達成度としては，おおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
H26，27年度と同様に，今後も申請当初の計画に沿って研究を実施する。H28年度は最終年度にあたることから，H27年度にて新しく見出した等原子比NiZr合金やHfPd合金について，強度や延性など機械的性質を始め，形状記憶・超弾性特性など機能特性について調査を行う。この際，H27年度経費にてアーク溶解炉を設置できたことから，ZrやHfなど酸化物を抑えた合金プロセスを確立し，合金本来の特性がひきだせるよう注意を払う。またHf系合金を中心に3元，４元系合金などにも拡張して実験を行い，研究課題全体の目標である「マテリアルデザインによる新しいマルテンサイト変態の発見と新機能の創出」に向けて基礎的データ（材料組織・構造・機械的性質）の収集および機能特性に関するまとめを行う。
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| Causes of Carryover |
平成27年度の研究成果報告として，申請者の所属大学近辺で講演大会が行われたため当初の計画よりも旅費を低く抑えることができた。そのため，平成28年度には本研究課題のまとめとして実験量が必然的に増加することから，それら経費を主に物品費にあてる。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本研究課題の最終年度にあたることから，本研究のまとめに必要不可欠な消耗品を購入し，成果報告として学会発表や論文投稿により研究成果を公表する。旅費に関しては，申請者が所属する学会の年次大会（年2回）にて報告する予定である。
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