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ギガPa級強度を持つFeMnSi基形状記憶合金の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15560600
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 構造・機能材料
研究機関東京工業大学

研究代表者

佐藤 彰一  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (20089824)

研究分担者 熊井 真次  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (00178055)
研究期間 (年度) 2003 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2004年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2003年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
キーワードFeMnSi / 形状記憶合金 / fcc / hcp相変態 / 高強度材料 / 擬弾性 / Mn型χ相 / HVEM / 薄膜圧縮試験 / Fe-Mn-Si / fcc【tautomer】hcp相変態 / 高強度合金 / 疑弾性 / 硬いbcc相
研究概要

1978年に本研究室で発見されたFeMnSi基SMA(shape memory alloy/形状記憶合金)は20余年の歳月を経て、2003年世界で初めてトンネル工事に使われ、溶接に変わる役目を果すことが実証された。この時点で締め付け力(ε→γ逆変態による回復力)は200MPaであった。平成15-16年度の助成による本研究では、従来用いられた手法を参考として、種々のFeMnSi基SMAに高速変形と熱処理を組み合わせて施し、締め付け力の更なる向上を計った。その結果、変形で導入された微細なBCC相を核としてBCC格子を基調とする高強度の微細粒が導入されることが判明し、透過型電子顕微鏡によるZOLZ(zero order Laue zone)およびFOLZ(first order Laue zone)diffraction patternの解析からαMn型χ相と特定された。また、超高電圧電子顕微鏡を利用した薄膜試料のピンポイント圧縮試験でαMn型χ相がGPaをはるかに超える強度を持つ事も見出され、このχ相を微細に分散させた新しいFeMnSi基SMAの強度は加工硬化によってGPaを超えることが分かり、この高強度化によって締め付け力(ε→γ逆変態による回復力)は従来のFeMnSi基SMAの2倍以上となり、450MPaに達することが判明した。そして、この様な高強度粒子の分散はγ→ε相変態によって支配される変形応力を大きく上昇させると同時に顕著な擬弾性をもたらすことが新たに見出された。本研究で当初目的としていた形状記憶合金としての課題からは離れるが、高強度FeMnSi基形状記憶合金における大きな擬弾性は、サイクリック変形におけるエネルギー吸収大幅な増加を意味し、耐震用構造材料としての用途も示唆している。

報告書

(3件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2005 2004 2003 2000 その他

すべて 雑誌論文 (14件) 文献書誌 (3件)

  • [雑誌論文] FeMnSi基形状記憶合金の発見から実用化へ2005

    • 著者名/発表者名
      佐藤彰一
    • 雑誌名

      まてりあ 44-1

      ページ: 4-9

    • NAID

      10014323825

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Strengthening of a FeMnSi based SMA by dispersion of x-phase domains2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Yamaguchi, S.Miyazaki^*, S.Kumai, A.Sato
    • 雑誌名

      Philosophical Magazine (submitted.)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Defect structures in heavily deformed foils of fee metals and intermetallics : Al,FeMnSi SMA,Ni_3Ge and Fe_3Ge2005

    • 著者名/発表者名
      M.Watanabe, S.Kumai, A.Sato
    • 雑誌名

      Philosophical Magazine (submitted.)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Discovery and development of FeMnSi based shape memory alloys2005

    • 著者名/発表者名
      A.Sato
    • 雑誌名

      Materia Japan 44[1]

      ページ: 4-9

    • NAID

      10014323825

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] FeMnSi基形状記憶合金の発見から実用化へ2005

    • 著者名/発表者名
      佐藤彰一
    • 雑誌名

      まてりあ(日本金属学会) 44・1

      ページ: 4-9

    • NAID

      10014323825

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] FeMnSi基形状記憶合金中に導入されたα-Mn型χ相の同定2004

    • 著者名/発表者名
      山口由起子
    • 雑誌名

      日本金属学会講演概要(秋季大会) 134回

      ページ: 337-337

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fe-Mn-Si基形状記憶合金中に導入されたα-Mn型χ相の同定2004

    • 著者名/発表者名
      山口由起子
    • 雑誌名

      日本金属学会講演概要(秋季大会) 134回

      ページ: 337-337

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] HVEM observation of Microstructures in FeMnSi based shape memory alloys after high speed deformation2003

    • 著者名/発表者名
      A.Sato
    • 雑誌名

      Electron Microscopy : The Mike Meshii Symposium, 2003 TMS Annual Meeting

      ページ: 183-190

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 0.5Tm付近で変形したFeMnSi基形状記憶合金のミクロ組織と形状記憶特性2003

    • 著者名/発表者名
      大西弘道
    • 雑誌名

      日本金属学会講演概要(秋季大会) 133回

      ページ: 333-333

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] HVEM observation of Microstructures in FeMnSi based shape memory alloys after high speed deformation2003

    • 著者名/発表者名
      A.Sato
    • 雑誌名

      Electron Microscopy-The Mike Meshii Symposium, 2003 TMS Annual Meeting

      ページ: 183-190

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] HVEM Observation of Microstructures in Fe-Mn-Si Based Shape Memory Alloys After High Speed Deformation2003

    • 著者名/発表者名
      A.Sato
    • 雑誌名

      Electron Microscopy ; the Mike Meshii Symposium, 2003 TMS Annual Meeting

      ページ: 183-190

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 0.5Tm付近で変形したFe-Mn-Si基形状記憶合金のミクロ組織と形状記憶特性2003

    • 著者名/発表者名
      大西宏道
    • 雑誌名

      日本金属学会講演概要(秋季大会) 133回

      ページ: 333-333

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] V,Nの添加ならびに高速変形によるFe-Mn-Si基形状記憶合金の高強度化2003

    • 著者名/発表者名
      山口由起子
    • 雑誌名

      日本金属学会講演概要(秋季大会) 133回

      ページ: 334-334

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] V, Nの添加ならびに高速変形によるFeMnSi基形状記憶合金の高強度化2000

    • 著者名/発表者名
      山口由起子
    • 雑誌名

      日本金属学会講演概要(秋季大会) 133回

      ページ: 334-334

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Sato: "HVEM Observation of Microstructures in Fe-Mn-Si Based Shape Memory Alloys After High Speed Deformation"Electron Microscopy : Its Role in Materials Science The Mike Meshii Symposium, 2003 TMS Annual Meeting. 183-190 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 大西宏道: "0.5Tm付近で変形したFe-Mn-Si基形状記憶合金のミクロ組織と形状記憶特性"日本金属学会講演概要(2003秋季大会). 第133回. 333-333 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 山口由紀子: "V,Nの添加ならびに高速変形によるe-Mn-Si基形状記憶合金の高強度化"日本金属学会講演概要(2003秋季大会). 第133回. 334-334 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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