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ねじれたドメイン組織に基づく形状記憶合金の機能劣化機構と超長寿命化原理の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18H01728
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分26040:構造材料および機能材料関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

稲邑 朋也  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (60361771)

研究分担者 西田 稔  九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (90183540)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2019年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2018年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
キーワード形状記憶合金 / マルテンサイト変態 / 相変態組織 / マルテンサイト / 形状記憶効果 / 耐久性 / ニチノール / 構造・機能材料 / フェロイック材料 / 長寿命 / 熱サイクル / ドメイン組織 / 組織制御
研究成果の概要

形状記憶合金を高性能アクチュエータや廃熱利用技術へ幅広く応用するためには長寿命化が必要である.長寿命化のためには,駆動時に材料中に累積する格子欠陥(原子レベルの損傷)を抑制する必要がある.形状記憶合金の内部構造は相変態によって生じるドメイン組織であるが,ドメイン構造内部にはねじれが存在し,格子欠陥の発生源であると考えられる.本研究では,実用化形状記憶合金であるTiNiを用いて,ねじれを消去する幾何学的条件を満足できるように格子定数を添加元素によって制御した合金を作製して,組織・格子欠陥・特性劣化および長寿命化原理を明らかにした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来知られいるねじれ消去の幾何学条件よりも,格子定数への制約が緩い条件を見出したことで,種々の形状記憶合金に応用可能な設計原理を解明できたことに学術的意義がある.また研究に供した合金は耐久性だけでなく加工性にもすぐれ,TiNi合金では不可能であった高出力アクチュエータへの応用が期待される.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 9件、 招待講演 6件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] University of Oxford/Mathematical Institute(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Comparison of <i>In Situ</i> SEM and TEM Observations of Thermoelastic Martensitic Transformation in Ti–Ni Shape Memory Alloy2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Soejima, A. Heima, H. Akamine, T. Inamura, M. Nishida
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 61 号: 11 ページ: 2107-2114

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-M2020219

    • NAID

      130007930241

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 年月日
      2020-11-01
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Geometry of kink microstructure analysed by rank-1 connection2019

    • 著者名/発表者名
      T. Inamura
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 173 ページ: 270-280

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2019.05.023

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of <001>-fiber texture in cold-groove-rolled Ti-Mo-Al-Zr biomedical alloy2018

    • 著者名/発表者名
      Yuri Shinohara, Yoshiki Matsumoto, Masaki Tahara, Hideki HOSODA, Tomonari Inamura
    • 雑誌名

      Materialia

      巻: 1 ページ: 52-61

    • DOI

      10.1016/j.mtla.2018.07.008

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Microstructures of martensite and kink resulting from incompatibility between deformations2019

    • 著者名/発表者名
      Tomonari Inamura
    • 学会等名
      RIMS Workshop: Pattern formation and defects in biology and materials science
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Emergence of power law in martensite microstructure of shape memory alloy2019

    • 著者名/発表者名
      Tomonari Inamura
    • 学会等名
      Newton Institute Seminar
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ti-Ni基形状記憶合金のマルテンサイト変態サイクルに伴う変態温度変化と不適合性の関係2019

    • 著者名/発表者名
      丸田彩佳,篠原百合,田原正樹,細田秀樹,稲邑朋也
    • 学会等名
      第16回ヤングメタラジスト研究交流会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Ti-Ni基合金のマルテンサイト変態・逆変態サイクルに伴う変態温度変化と不適合性の関係2019

    • 著者名/発表者名
      丸田彩佳,篠原百合,田原正樹,細田秀樹,稲邑朋也
    • 学会等名
      日本金属学会2019年秋期大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Incompatible microstructure of martensite and kink deformation2019

    • 著者名/発表者名
      Tomonari Inamura
    • 学会等名
      Mathematical design of new materials: strategies and algorithms for the design of alloys and metamaterials
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Microscopy study on interface and dynamics of microstructure in shape memory alloy2018

    • 著者名/発表者名
      Tomonari Inamura
    • 学会等名
      Mathematics and Science: In honour of Sir John Ball
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Microscopy study on interface and dynamics of microstructure in shape memory alloy2018

    • 著者名/発表者名
      Tomonari Inamura
    • 学会等名
      MPI-Oberseminar
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Analysis of kink deformation based on rank-1 connection2018

    • 著者名/発表者名
      Tomonari Inamura
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Long-Period Stacking Ordered Structure and Millefeuille Structure
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Rank-1接続に基づくキンク変形の解析2018

    • 著者名/発表者名
      稲邑朋也
    • 学会等名
      軽金属学会第135回秋期大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Slip deformation behavior of a stress-induced martensite single crystal in Ti-6Mo-10Al biomedical shape memory alloy2018

    • 著者名/発表者名
      R. Hara, M. Tahara, T. Inamura, H. Hosoda
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Biomedical Engineering
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An in-situ observation of slip deformation in a compressed Ti-Mo-Al single crystal2018

    • 著者名/発表者名
      R. Hara, M. Tahara, T. Inamura, H. Hosoda
    • 学会等名
      Thermec2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Observation of slip deformation in stress-induced martensite single crystal of Ti-27mol%Nb alloy2018

    • 著者名/発表者名
      M. Tahara, N. Okano, T. Inamura, H. Hosoda
    • 学会等名
      Thermec2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [産業財産権] Ti-Ni系合金,これを用いた線材,通電アクチュエータ及び温度センサ並びにTi-Ni系合金材の製造方法2018

    • 発明者名
      稲邑朋也,喜瀬純男ら
    • 権利者名
      稲邑朋也,喜瀬純男ら
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 外国

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-12-28  

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