| 研究課題/領域番号 |
22K14498
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分26040:構造材料および機能材料関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
許 勝 東北大学, 工学研究科, 特任助教 (10907033)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | 弾性変形 / 単結晶 / 格子安定性 / 低ヤング率 / マルテンサイト変態 / 超弾性 / 形状記憶合金 / 弾性歪み / 中性子回折 / 格子非調和性 / 極低温 / サイクル熱処理 / 異常粒成長 / 弾性合金 / 水素社会 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
水素社会の実現に向けた液体水素の安全安定な輸送・貯蔵のために、極低温でも高弾性歪みと高強度を併せ持つ金属シール材の開発が求められている。最近申請者は、Cu-Al-Mnホイスラー合金単結晶が4%以上の巨大な弾性歪みと600MPaを超える高強度を示すことを見出した。しかし、本特性は室温付近でしか確認されていない。そこで、本研究では合金組成とミクロ組織の制御より室温から極低温までの広い温度域で巨大弾性変形を有するバルクCu-Al-Mn基単結晶材料を作製し、液体水素温度(－253℃)環境下でも高い信頼性を有しかつ再利用が可能な「巨大弾性変形金属シール材」の開発に挑む。
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| 研究成果の概要 |
サイクル熱処理によって作製した室温巨大弾性歪を示すCu-Al-Mn単結晶合金試料に対して、J-PARCでのその場中性子回折実験結果を解析したところ、母相の体心立方構造を保ったまま可逆的な格子歪みが生じる真の弾性変形であることが判明した。さらに、室温から4.2Kの極低温までの機械試験を行った結果、一定の応力以下では低ヤング率と比較的大きな弾性歪みを示すことが分かった。高応力下ではマルテンサイト変態が誘起されたが、除荷によって逆変態が起こり、極低温でも擬弾性による大きな可逆歪みが生じることが明らかとなった。以上の結果から、本合金は極低温シール材として有望であると考えられる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
水素社会の実現に向け、安全で信頼性が高く、漏れのない液体水素の輸送・貯蔵技術の開発が求められている。その中でも、液体水素環境に対応できるシール材の開発が重要である。本研究により、極低温でもゴムのような弾性復元力および低ヤング率と高強度を備えたバルク金属材料の開発に成功した。この材料を使用することで、液体水素温度（－253℃）下でも高い信頼性を持ち、再利用可能な弾性変形金属シール材の製作が可能となる。将来的に、液体水素温度での弾性変形金属シール材を実装できれば、水素社会の発展に向けた多大な貢献が期待される。
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