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高易動度界面を有するマルテンサイト合金の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H03405
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 構造・機能材料
研究機関東北大学

研究代表者

大森 俊洋  東北大学, 工学研究科, 准教授 (60451530)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2019年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2018年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
2017年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワードマルテンサイト変態 / 形状記憶合金 / 超弾性 / 制振合金 / 易動度 / 界面 / 超弾性合金
研究成果の概要

本研究では、タイプの異なる2つの合金系(単相型合金:Cu-Al-Mnとナノ析出型合金:Fe-Mn-Al-Ni)を比較検討しながら、組成とマルテンサイト相の構造や母相/マルテンサイト相の格子整合性、易動度を調査した。また、高易動度界面形成と変態様式(熱弾性型・非熱弾性型変態)の変化について考察を行った。さらに、高易動度界面を得て、耐疲労形状記憶合金や高減衰能制振合金の開発を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

Cu-Al-Mn合金では、集合組織の制御により結晶粒間の拘束力を低減させることで、減衰特性が大幅に向上した。このときの減衰能は、Ti-NiやM2052よりも高い優れた特性である。強度を上昇させるため、第二相をピン止め粒子として用いることで結晶粒の微細化を図った。集合組織制御と結晶粒微細化の組み合わせにより、減衰能を大きく低下させることなく強度を上昇させることができた。Fe-Mn-Al-Ni合金では、高温領域まで比較的高い減衰能を示すことが明らかになった。また、Cu-Al-Mn合金の繰り返し疲労の改善を試み、Al濃度の上昇により、特に低サイクル数における残留歪が減少した。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Orientation Dependence of Superelasticity and Stress Hysteresis in Cu–Al–Mn Alloy2020

    • 著者名/発表者名
      Omori Toshihiro、Kawata Shingo、Kainuma Ryosuke
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 61 号: 1 ページ: 55-60

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-MJ2019008

    • NAID

      130007772503

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 年月日
      2020-01-01
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] サイクル熱処理による異常粒成長と銅系形状記憶合金単結晶の作製2019

    • 著者名/発表者名
      大森俊洋、草間知枝、喜瀬純男、田中豊延、荒木慶一、貝沼亮介
    • 雑誌名

      まてりあ

      巻: 58 号: 3 ページ: 137-143

    • DOI

      10.2320/materia.58.137

    • NAID

      130007606006

    • ISSN
      1340-2625, 1884-5843
    • 年月日
      2019-03-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Cyclic Properties of Superelasticity in Cu?Al?Mn Single-Crystalline Sheets with Bainite Precipitates2018

    • 著者名/発表者名
      Kainuma Ryosuke、Yoshinaka Yohei、Omori Toshihiro
    • 雑誌名

      Shape Memory and Superelasticity

      巻: 4 号: 4 ページ: 428-434

    • DOI

      10.1007/s40830-018-0188-6

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fe-Mn-Al-Ni超弾性合金のミクロ組織制御2018

    • 著者名/発表者名
      大森俊洋、貝沼亮介
    • 雑誌名

      金属

      巻: 88 ページ: 621-628

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Ultra-large single crystals by abnormal grain growth2017

    • 著者名/発表者名
      Kusama Tomoe、Omori Toshihiro、Saito Takashi、Kise Sumio、Tanaka Toyonobu、Araki Yoshikazu、Kainuma Ryosuke
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 8 号: 1 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1038/s41467-017-00383-0

    • NAID

      120006338047

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Stress- and Magnetic Field-Induced Martensitic Transformation at Cryogenic Temperatures in Fe?Mn?Al?Ni Shape Memory Alloys2017

    • 著者名/発表者名
      Xia Ji、Xu Xiao、Miyake Atsushi、Kimura Yuta、Omori Toshihiro、Tokunaga Masashi、Kainuma Ryosuke
    • 雑誌名

      Shape Memory and Superelasticity

      巻: 3 号: 4 ページ: 467-475

    • DOI

      10.1007/s40830-017-0132-1

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Martensitic Transformation and Superelasticity in Fe?Mn?Al-Based Shape Memory Alloys2017

    • 著者名/発表者名
      Omori Toshihiro、Kainuma Ryosuke
    • 雑誌名

      Shape Memory and Superelasticity

      巻: 3 号: 4 ページ: 322-334

    • DOI

      10.1007/s40830-017-0129-9

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Fe-Mn-Al基合金におけるマルテンサイト変態の熱力学解析2020

    • 著者名/発表者名
      大森俊洋
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第179回春季講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Abonrmal grain growth induced by phase transformation2020

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma
    • 学会等名
      日本金属学会2020年春期講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Large Single Crystals by Abnormal Grain Growth and Superelasticity in Cu- and Fe-Based Alloys2018

    • 著者名/発表者名
      T. Omori, T. Kusama, S. Kise, Y. Araki, R. Kainuma
    • 学会等名
      ESOMAT 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Temperature dependence of critical stress and entropy change for maritensitic transformation in Fe-Mn-Al-Ni shape memory alloy2018

    • 著者名/発表者名
      J. Xia, X. Xu, T. Omori, R. Kainuma
    • 学会等名
      ESOMAT 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ni添加Cu-Al-Mn合金の超弾性サイクル特性2018

    • 著者名/発表者名
      松本暢康, 許皛, 大森俊洋, 貝沼亮介
    • 学会等名
      日本金属学会2018年(第163回)秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Fe-Mn-Al-Ni系形状記憶合金における超弾性効果の温度依存性とエントロピー変化2018

    • 著者名/発表者名
      夏季, 許皛, 大森俊洋, 貝沼亮介
    • 学会等名
      日本金属学会2018年(第163回)秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] サイクル熱処理誘起異常粒成長によるCu-Al-Mn大型部材の単結晶化と超弾性2018

    • 著者名/発表者名
      大森俊洋,草間知枝,喜瀬純男,田中豊延,荒木慶一,貝沼亮介
    • 学会等名
      日本金属学会2018年春期講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Role of nano-precipitates in thermoelastic martensitic transformation in Fe-Mn-Al-Ni shape memory alloys2017

    • 著者名/発表者名
      T. Omori, M. Nagasako, R. Kainuma
    • 学会等名
      DPG Spring Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cr添加Fe-Mn-Al-Ni超弾性合金におけるサイクル熱処理による異常粒成長2017

    • 著者名/発表者名
      野口侑紀, 大森俊洋, 貝沼亮介
    • 学会等名
      日本金属学会2017年(第161回)秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Cu-Al-Mn合金の超弾性サイクル特性2017

    • 著者名/発表者名
      松本暢康, 許皛, 大森俊洋, 貝沼亮介
    • 学会等名
      日本金属学会2017年(第161回)秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Cr on martensitic transformationand oxidation resistance in Fe-Mn-Al-Ni alloys2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Noguchi, T. Omori, R. Kainuma
    • 学会等名
      ICOMAT 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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