| 研究領域 | ハイエントロピー合金：元素の多様性と不均一性に基づく新しい材料の学理 |
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| 研究課題/領域番号 |
19H05167
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
金 へよん 筑波大学, 数理物質系, 教授 (20333841)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
2020年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2019年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
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| キーワード | マルテンサイト変態 / 形状記憶効果 / 高エントロピー合金 / 形状記憶合金 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
数%の歪みの範囲内では、どのように変形しても除荷または加熱により元の形に戻る特異な機能を持つ形状記憶合金は、非常に魅力的な機能性金属材料である。近年、自動車や家電、航空・宇宙、発電分野、医療など幅広い産業分野において、より高温でより高応力作動する形状記憶合金が強く求められている。本研究では、ハイエントロピー合金の概念で設計した多主成分合金における結晶構造、マルテンサイト変態、微細組織について調査し、高温・高強度で作動する新たな多主成分高温形状記憶合金の開発を目指す。
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| 研究実績の概要 |
令和元年度に引き続きB2構造を有するXY型合金に着目し、XとしてTi、Zr、Hfの3種類、YとしてNi、Pd、Pt、Cu、Ag、Au の6種類の元素により構成される多主成分XY合金を対象とした。さらに、(TiZrHf)をベースとした不規則BCC構造を有する多主成分系合金も対象にした。合金インゴットをアーク溶解法で作製し、均質化処理および溶体化処理を施した。各試料の内部組織、相構成、結晶構造を調査した。マルテンサイト変態特性をDSCにより調べた。引張試験および一定応力下での熱サイクル試験により、機械的特性と形状記憶特性を調査した。多主成分合金におけるマルテンサイト変態温度の支配因子を調査した。Tiサイトを多主成分化およびNiサイトを多主成分化した合金はそれぞれB2－B19’変態、B2－B19変態を示し、いずれの場合も価電子濃度の低下に伴い変態温度が上昇することが分かった。TiサイトとNiサイトを同時に多主成分化した合金においても価電子濃度の低下に伴い変態温度が上昇する類似な傾向を示したが、同じ価電子濃度で比較すると変態温度が低いことが分かった。一定応力下での熱サイクル試験の結果、多主成分化は形状記憶特性の改善に有効であることが確認できた。また、ストイキオメトリーからのずれが多主成分合金の変態温度に及ぼす影響について調査した。TiNi二元合金の場合、Ti-rich(Ni-poor)の組成ではTi濃度の変化により変態温度は変化しないが、Niサイトを多主成分化した場合は、Ti-richの組成範囲においても変態温度が低下する傾向を示した。多主成分化することで、Ti-richサイドの固溶限が大きく拡張したと考えられる。多主成分化することで、析出強化が利用出来ることを示唆する結果である。多主成分化は、BCC構造を有する形状記憶合金の強度上昇にも有効であることが確認できた。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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