衝撃吸収形状記憶合金アクチュエータの基礎研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09450097
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 谷 順二 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30006192)
• 研究分担者: 裘 進浩 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (60241585) ; 古屋 泰文 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20133051) ; 松本 実 東北大学, 素材工学研究所, 講師 (30006043) ; 高木 敏行 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (20197065)
• キーワード: 磁性形状記憶合金 / 応力誘起形状記憶合金 / 衝撃吸収能力 / アクチュエータ

研究概要

本研究では、温度のみならず磁場の変化によっても相変態が起きる新しい形状記憶合金(Ni_2MnGa)ならびに応力により相変態が起きる形状記憶合金(FeNiSi)を用いて、形状記憶効果と超弾性効果の両方により、大きな衝撃エネルギーを吸収できるアクチュエータを開発するための基礎研究を行う。車の衝突を事前にセンサで感知し、磁場を変化させ相変態で大きく変形させた形状記憶合金に衝撃力が加わるとき、その衝撃エネルギーを形状記憶効果と超弾性効果で吸収することができる。従って、衝撃力とエネルギー吸収量の関係、衝撃応答性、磁場変化を加える方法の検討、温度変化を付加する場合の効果など機械的特性、特にダイナミクスを理論解析と実験により明らかにし、その有効性を明らかにする。更に衝撃エネルギーの吸収形状記憶合金アクチュエータのコンセプトを提案する。本研究は、温度変化のみならず磁場変化と応力変化を用いて相変態を生じさせるため応答速度が早く、従来の形状記憶合金では考えられなかった衝撃吸収形状記憶合金アクチュエータ開発の端緒を開くものとなる。
昨年度の結果、磁性形状記憶合金(Ni_2MnGa)と応力誘起形状記憶合金の静的基本特性、即ち磁気誘起変態を起こす磁場の強さと温度の関係、応力誘起変態を起こす応力と温度の関係に基づき、衝撃応答試験を行った。まずコンデンサーを用いて大電流を短時間(数msec)で形状記憶合金に流し、その応答を明らかにした。次いでアクチュエータのコンセプトを提案した。

研究成果

• [文献書誌] 高木 敏行,谷 順二,鈴木 俊次,松本 實: "全方位形状記憶合金板の動的変形特性と適応流動制御への応用" 日本機械学会論文集(C)編. 63・615. 3759-3765 (1997)
• [文献書誌] 高木 敏行,谷 順二,鈴木 俊次,松本 實,棚橋 善克: "形状記憶合金を用いた電磁誘導加熱型バルブの研究" 日本機械学会第74期通常総会講演会講演論文集(I). 617-618 (1997)
• [文献書誌] 松本 實,高木 敏行,谷 順二,鈴木 俊次,A.N.パシリエフ,A.ボシュコ: "インテリジェント材料としての強磁性体形状記憶合金Ni_2MnGa" 日本機械学会第74期通常総会講演会講演論文集(I). 625-626 (1997)
• [文献書誌] 松本 實,高木 敏行,谷 順二,村松 夏弘,A.N.パシリエフ,A.ボシュコ: "Ni_2MnGa合金の多機能性" 日本機械学会機械力学・計測制御講演論文集. A. 583-584 (1997)
• [文献書誌] Wang.Z.,Matsumoto.M.,Qiu.J.,Takagi.T.,and Tani.J.: "Characterization of Ni_2MnGa Made by the Plasma Sintering Method"