焼結法による強磁性形状記憶複合材料の開発

• 研究課題/領域番号: 17760575
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 材料加工・処理
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 菊池 圭子 東北大, 工学(系)研究科(研究院), 助手 (80361137)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円); 2006年度: 700千円 (直接経費: 700千円); 2005年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
• キーワード: 形状記憶合金 / 放電プラズマ焼結法 / 複合材料

研究概要

1.NiTi焼結体を放電プラズマ焼結法(SPS法)により作製した。その結果、焼結温度900℃で相対密度94%の良好な焼結体を得ることに成功した。
2.NiTi焼結体の変態特性をDSCにより測定した結果、原料粉末のものと比較して焼結体の変態特性は著しく悪くなることが確かめられた。しかし、焼結後に熱処理を施すことにより、変態特性が回復可能であることを明らかにした。
3.SPS法により作製したNiTi焼結体の曲げ試験を行ったところ、NiTi焼結体は、応力-ひずみ線図上、弾性領域で、超弾性特性を示すことなく破断してしまった。そこで上述と同じ熱処理を施したところ、応力-ひずみ線図に変化が見られ、超弾性領域(擬弾性領域)での変形および回復ひずみが得られ、超弾性特性を発現していることが確かめられた。しかし、熱処理を施した場合でも、NiTi焼結体の破断応力および破断ひずみはNiTi溶製材と比較して非常に小さくなってしまった。これは、破断面および試験片断面の観察結果から、SPSにより作製した焼結体の密度が一定ではなく、曲げ試験片の中央部が両端に較べて非常にポーラスになってしまったためであると考えられる。大きな回復ひずみを得るために、今後、HIP処理等により焼結体のさらなる緻密化を図る予定である。
4.NiTi-Fe焼結複合材料を放電プラズマ焼結法により作製した。組織観察の結果、NiTi/Fe界面には反応相、NiTi内には析出相が生成していた。そこでXRD、EPMAによりこれらの相の同定を行った。しかし、これらの相は微量であり、VSMによりNiTi-Fe焼結複合材料の磁気特性を評価したところ、複合材料の最大磁化は、強磁性材料である鉄の含有量に比例し、これらの反応相や析出相は影響を及ぼしていないことを明らかにした。