| 研究課題/領域番号 |
13555181
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
構造・機能材料
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
貝沼 亮介 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20202004)
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| 研究分担者 |
及川 勝成 産業総合技術研究所, 東北センター, 主任研究員
大沼 郁雄 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (20250714)
石田 清仁 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (20151368)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2002
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| 研究課題ステータス |
完了 (2002年度)
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| 配分額 *注記 |
13,800千円 (直接経費: 13,800千円)
2002年度: 5,400千円 (直接経費: 5,400千円)
2001年度: 8,400千円 (直接経費: 8,400千円)
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| キーワード | マルテンサイト変態 / 磁気変態 / 強磁性形状記憶合金 / Co-Ni-Al基合金 / センサー / スマート材料 / 規磁気変態 / 強磁性形状記憶材料 |
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| 研究概要 |
形状記憶材料は温度を感知するセンサー機能と機械的仕事を行う駆動素子の両面を兼ね備えたスマート材料の代表例である。しかし、形状記憶効果を駆動素子として利用する場合、温度変化により応力や歪の制御をするため素子内部での熱の出入りが反応速度を決定付け、特に入力信号に対し高速応答する能力に欠けていた。本研究は、磁気制御が期待される強磁性Co-Ni-Al系形状記憶合金の磁気及びマルテンサイト変態温度等の基礎物性を調査し、磁気、応力、温度で制御可能な新しい新しいタイプの多機能形状記憶素子を開発することを目的として行い、以下のような結果が得られた。
(a)変態温度の調査
B2相におけるマルテンサイト変態温度、キュリー温度を明らかにした。特に、キュリー温度は、母相とマルテンサイト相との間で約50℃異なることが判明した。
(b)結晶構造の決定及び組織観察
様々な時効処理を行った試料の母相やマルテンサイト相の結晶構造を明らかにした。その結果、母相は安定な規則bcc(B2)相であり、マルテンサイトはc/a軸比が約0.81のfct(L10)相であることが判明した。
(c)機械的性質および形状記憶特性の調査
B2相に種々の体積分率のγ(不規則fcc)相を析出させると、加工性や伸びなどの特性が著しく向上することが判明した。また、曲げ試験の結果、トレーニング処理を行うことにより、ほぼ100%の形状記憶特性が得られた。
(d)磁気特性および磁歪特性の調査
マルテンサイト相の結晶磁気異方性を調査し、本マルテンサイト相の異方性定数を決定した。また、単結晶試料を用いて磁歪を測定したところ、およそ0.3%の可逆的な磁歪が得られた。
(e)駆動素子用線材の試作
駆動素子への応用を考慮し、B2+fcc2相合金を線材加工し、直径1〜0.5mm程度の線材を得ることに成功した。また、線材を用いた機械試験により、超弾性特性を得ることができた。
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