形状記憶合金及びその接合部の機械的性質に関する研究

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 61550086
• Research Institution: Aichi Institute of Technology
• Principal Investigator: 戸伏 壽昭 愛知工業大学, 工学部, 助教授 (70103231)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩永 弘之 愛知工業大学, 工学部, 助教授 (40064943) ; 木村 君男 愛知工業大学, 工学部, 教授 (90139957) ; 大橋 義夫 愛知工業大学, 工学部, 教授 (10022948)
• Keywords: 形状記憶合金 / 形状記憶効果 / 変態擬弾性 / Ti-Ni合金 / 抵抗溶接 / 熱・力学サイクル特性 / 形状記憶合金熱エンジン / 応力誘起マルテンサイト変態

Research Abstract

形状記憶合金及びその接合部の機械的性質の研究として、加熱冷却と負荷除荷の繰り返し熱・力学サイクルに対する形状記憶効果と変態擬弾性のサイクル依存性を検討した。実験は、直線に形状記憶処理したTi-Ni合金線材の試験片の単軸引張りについて、熱処理温度、最大ひずみおよび環境温度の実験条件を変えて行った。この試験により得られた主な知見は次の通りである。(1)応力の小さい範囲で生じるR相変態は、熱・力学サイクルの繰返しに対して、最大ひずみの小さい場合には安定している。(2)応力誘起マルテンサイト変態による降伏応力は、熱・力学サイクルの繰り返し数が大きくなるにつれて低下する。(3)形状記憶効果で回復するひずみは、20サイクル以降はほぼ一定値を示す。各サイクルの終了後に生じる残留ひずみは、繰り返し数と共に徐々に増加する。(4)変態擬弾性域では、繰り返し数と共に応力誘起マルテンサイト変態および逆変態の降伏応力は減少する。(5)回復ひずみにエネルギ散逸ひずみエネルギは、サイクルの増加により徐々に減少し、一定値に近づく傾向を示す。(6)熱・力学的考慮による構成式で形状記憶合金の応力-ひずみ-温度関係は表せる。(7)応力-ひずみ関係は、初期の繰返し次降は安定する。(8)抵抗溶接による静的強さに関しては、母材の強度の約50%であり、実用化の見通しが得られた。(9)最大ひずみ1〜2%の下での熱・力学サイクル数が30回までは、形状記憶合金線材と溶接線材についての形状記憶効果の差異は小さい。溶接線材に関して、繰返しを受ける場合の形状記憶効果については母材・溶接部・熱撮影部の集合体としての検討が必要である。(10)形状記憶合金熱エンジンによるコイルばねの繰返し特性試験により、コイルばねの素線の表面部で変態が生じるようになると、ばねの特性が変化する。(11)コイルばねの疲労試験により、破断繰返し数はねじりひずみ範囲と共に小さくなる。

Research Products

• [Publications] K.Tanaka.: Proc. of The 31st Japan Cong. on Materials Res.51-56 (1988)
• [Publications] H.Iwanaga.: JSME Int.J.,Ser.I. 31. 634-637 (1988)
• [Publications] 戸伏壽昭: 日本機械学会論文集. 55. 165-169 (1989)
• [Publications] 稲葉明俊: 日本機械学会論文集. 55. (1989)
• [Publications] 戸伏壽昭: 日本機械学会講演概要集. (1989)
• [Publications] H.Tobushi.: Proc. of the 2nd Int.Symposium on plasticity and Its Current Applications. (1989)