繰返し熱・力学負荷を受ける形状記憶材料の変形

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05650098
• 研究機関: 愛知工業大学
• 研究代表者: 戸伏 壽昭 愛知工業大学, 工学部, 教授 (70103231)
• 研究分担者: 岩永 弘之 愛知工業大学, 工学部, 助教授 (40064943) ; 木村 君男 愛知工業大学, 工学部, 教授 (90139957)
• キーワード: 形状記憶合金 / 形状記憶ポリマー / アルテンサイト変態 / R相変態 / ガラス転移 / 変態擬弾性 / 形状記憶効果 / 回復応力

研究概要

繰返し熱・力学負荷を受ける形状記憶材料の変形特性の研究として、TiNi形状記憶合金およびポリウレタン系形状記憶ポリマーの応力-ひずみ-温度関係を調べた。得られた主要な結果は、次の通りである。
1.TiNi形状記憶合金について
(1)マルテンサイト変態および逆変態に関して、繰返し熱・力学負荷を受けることにより両変態応力は低下し、両変態温度は上昇する。これらの変態応力および変態温度の繰返し特性は、応力-温度平面上の変態線の挙動により規定される。
(2)R相変態に伴う応力-ひずみ関係は、繰返し熱・力学負荷を受けてもほとんど変化しない。応力-温度平面上で表される変態領域は、R相変態を逆変態についてほど重なる。
(3)マルテンサイト変態およびR相変態に伴う応力-ひずみ-温度関係式は、体積分率を考慮した構成式により記述できる。
(4)R相変態の逆変態で現れる回復応力は300〜400MPaであり、低温で与える変態応力50MPaに比べて非常に大きい。R相変態に伴う回復応力-温度関係は、熱サイクルでほとんど変化しない。
2.ポリウレタン系形状記憶ポリマーについて
(1)形状固定性は優れており、熱・力学経路に依存しない。
(2)形状回復回復性は熱・力学経路に依存して若しく異なる。最大ひずみが大きい場合には、繰返しの初期で大きな回復ひずみが現れる。
(3)高温負荷で形状固定した後の回復変形は、中間点ガラス転移温度近傍で生じる。
(4)低温負荷で形状固定した後の回復変形は、中間点ガラス転移温度近傍で大きくなる。繰返しに伴うクリープ特性の変化は、第1サイクルを除き小さい。

研究成果

• [文献書誌] Hisaaki Tobushi: "Pseudoelasticity of TiNi Shape Memory Alloy" JSME International Journal. 36. 314-318 (1993)
• [文献書誌] Takayuki Sawada: "Stress-Strain-Temperature Relationship Associated with the R-Phase Transtormation in TiNi Shape Memory Alloy" JSME International Journal. 36. 395-401 (1993)
• [文献書誌] Kikuaki Tanaka: "Thermomechanical Behavior of an Fe-Cr-Ni-Mn-Si Polycrystalline Shape Memory Alloy" Journal of Infelligent Material Systoms and Structures. 4. 567-573 (1993)
• [文献書誌] 林 萍華: "TiNi形状記憶合金の回復応力(第1報,残留ひずみ一定下での特性)" 日本機械学会論文集. 60. 113-119 (1994)
• [文献書誌] 林 萍華: "TiNi形状記憶合金の回復応力(第2報,最大ひずみ一定下での特性)" 日本機械学会論文集. 60. 120-125 (1994)
• [文献書誌] 林 萍華: "TiNi形状記憶合金のマルテンサイト変態とR相変態に伴う変形特性" 日本機械学会論文集. 60. 126-133 (1994)
• [文献書誌] 田中喜久昭: "形状記憶合金の機械的性質" (株)養賢堂, 224 (1993)