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高強度チタン-ニッケル系高温形状記憶合金に対する結晶構造の最適化および特性改善

研究課題

研究課題/領域番号 16K18263
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 構造・機能材料
研究機関国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構

研究代表者

戸部 裕史  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (40743886)

研究協力者 小島 舜介  東京大学, 大学院生
大原 昇利  東京大学, 大学院生
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード高温形状記憶合金 / マルテンサイト変態 / 析出物 / 結晶構造 / 構造・機能材料 / 形状記憶合金
研究成果の概要

形状記憶合金は、加熱により回復可能な変形は小さな力で生じさせることができ、一方で回復不可能な変形は大きな力をかけない限り生じないものであれば、形状回復能や繰り返し安定性に優れ、かつデバイスの設計もし易く使いやすい。従来の形状記憶合金では、100℃以上の温度でこのような特性を満たすものはなく、応用の範囲が限られていた。本研究では、貴金属添加による結晶構造の最適化によってこれを解決することを目指し、その結果、従来に比べ回復可能な変形量や繰り返しの使用回数は制限されるが、100~200℃程度で使用できる新たな合金を開発できた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来のチタン-ニッケル-ハフニウム(もしくはジルコニウム)系形状記憶合金に対し、パラジウムという貴金属を添加することによる結晶構造制御を狙い、これに成功して新しい機能を有する形状記憶合金を開発できた。100~200℃程度の高温で使用できることから、自動車や家電製品、月面探査機などの宇宙機器への適用が考えられ、形状記憶合金が小型・軽量・大出力である利点を活用することで、デバイスの小型化・低コスト化・高性能化が期待できる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 高温形状記憶合金の現状と展望2018

    • 著者名/発表者名
      戸部裕史、御手洗容子
    • 雑誌名

      金属

      巻: 88 ページ: 649-656

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Thermal cycling response of Ni45,3Ti29,7Hf20Pd5 shape memory alloys2018

    • 著者名/発表者名
      Acar E.、Karaca H.E、Tobe H.
    • 雑誌名

      Smart Materials and Structures

      巻: 27 号: 10 ページ: 105039-105039

    • DOI

      10.1088/1361-665x/aad5f7

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] On the stress-assisted aging in NiTiHfPd single crystal shape memory alloys2018

    • 著者名/発表者名
      Acar E.、Tobe H.、Karaca H.E.、Chumlyakov I.
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering: A

      巻: 725 ページ: 51-56

    • DOI

      10.1016/j.msea.2018.03.125

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] High strength NiTiHf shape memory alloys with tailorable properties2017

    • 著者名/発表者名
      Saghaian S.M.、Karaca H.E.、Tobe H.、Turabi A.S.、Saedi S.、Saghaian S.E.、Chumlyakov Y.I.、Noebe R.D.
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 134 ページ: 211-220

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2017.05.065

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effects of Ni content on the shape memory properties and microstructure of Ni-rich NiTi-20Hf alloys2016

    • 著者名/発表者名
      S.M. Saghaian, H.E. Karaca, H. Tobe, J. Pons, R. Santamarta, Y.I. Chumlyakov, R.D. Noebe
    • 雑誌名

      Smart Materials and Structures

      巻: 25 号: 9 ページ: 095029-095029

    • DOI

      10.1088/0964-1726/25/9/095029

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Ti-15Zr-49.7Pd高温形状記憶合金の形状記憶特性2019

    • 著者名/発表者名
      大原昇利、戸部裕史、佐藤英一
    • 学会等名
      日本金属学会2019年春期(第164回)大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 形状記憶・超弾性合金の宇宙機器への応用と展望2018

    • 著者名/発表者名
      戸部裕史
    • 学会等名
      2018年形状記憶合金に関する講習会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Ti-Zr-(Ni, Pd)形状記憶合金の析出物形成に及ぼす時効温度の影響2018

    • 著者名/発表者名
      戸部裕史、佐藤英一
    • 学会等名
      日本金属学会2018年秋期(第163回)大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Ti-Zr-Pd高温形状記憶合金の熱サイクル特性の改善2018

    • 著者名/発表者名
      大原昇利、戸部裕史、佐藤英一
    • 学会等名
      第34回宇宙構造・材料シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Ti-(15,20)Zr-49.7Pd形状記憶合金の熱サイクル特性に及ぼすZr濃度の影響2018

    • 著者名/発表者名
      大原昇利、戸部裕史、佐藤英一
    • 学会等名
      日本金属学会2018年秋期(第163回)大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Effects of Pd Addition on Precipitation and Martensitic Transformation in a Ni49.7Ti30.3Zr20 Alloy2017

    • 著者名/発表者名
      Hirobumi Tobe, Eiichi Sato
    • 学会等名
      International Conference on Martensitic Transformations (ICOMAT2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ti-Zr-Ni系高温形状記憶合金の結晶構造制御2017

    • 著者名/発表者名
      戸部裕史,佐藤英一
    • 学会等名
      第10回SMAシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 形状記憶合金の宇宙機器への応用2017

    • 著者名/発表者名
      戸部裕史
    • 学会等名
      第4 回 形状記憶材料の医療および産業分野への利用拡大のための研究開発に関する分科会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Ti-Ni-Zr合金の変態温度および結晶構造に及ぼすPd添加の影響2017

    • 著者名/発表者名
      戸部裕史,小島舜介,佐藤英一
    • 学会等名
      日本金属学会2017年秋期(第161回)大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of Zr content on martensitic transformation in Ti-Zr-Pd ternary alloys2016

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Kojima, Hirobumi Tobe, Eiichi Sato
    • 学会等名
      The 2nd NTU-UT Joint Conference (National Taiwan University - University of Tokyo)
    • 発表場所
      National TAIWAN University (Taipei, China)
    • 年月日
      2016-11-30
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Zr-Cu-Ni高温形状記憶合金の変態温度および結晶構造に及ぼすTi添加の影響2016

    • 著者名/発表者名
      戸部裕史,佐藤英一
    • 学会等名
      日本金属学会2016年秋期(第159回)大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪市吹田市)
    • 年月日
      2016-09-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Ti-Zr-Pd三元系合金のマルテンサイト変態に及ぼすZr濃度の影響2016

    • 著者名/発表者名
      小島舜介,戸部裕史,佐藤英一
    • 学会等名
      日本金属学会2016年秋期(第159回)大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪市吹田市)
    • 年月日
      2016-09-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Ti-Ni-Zr-Pd四元系高温形状記憶合金の開発2016

    • 著者名/発表者名
      小島舜介,戸部裕史,佐藤英一
    • 学会等名
      高温変形の組織ダイナミクス研究会「平成28年度夏の学校」
    • 発表場所
      強羅静雲荘(神奈川県足柄下郡箱根町)
    • 年月日
      2016-08-30
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] JAXA宇宙科学研究所佐藤研究室ホームページ

    • URL

      http://www.isas.jaxa.jp/home/sato-lab/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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