複合熱・力学負荷条件下における形状記憶合金の微視的変形メカニズムの解明と応用

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11650088
• 研究機関: 三重大学
• 研究代表者: 徳田 正孝 三重大学, 工学部, 教授 (90023233)
• キーワード: 形状記憶合金 / マルテンサイト相変態 / バリアントの発生・成長・消滅 / 複合負荷 / 顕微鏡表面観察 / 簿肉円管実験 / 2方向形状記憶 / スマート材料

研究概要

現在の形状記憶合金の工業的・工学的応用は、単軸での挙動,たとえば簡単な伸び・縮みを用いた1次元的アクチュエーティング挙動に限られている。これに対し、形状記憶合金の基本メカニズムを考えるとき、はるかに複雑でエレガントな機能・挙動が期待できる.すなわち、形状記憶合金の変形メカニズムは、マルテンサイト変態とその逆変態である.この変態現象は、6つの独立成分を持つ応力テンソルと温度、すなわち7つのパラメータにより制御される。本研究の目的は7つのパラメータの役割を基礎的に解明し,形状記憶合金の更なる産業的応用を拡大することである。たとえば三次元アクチュエータや複合デバイス,さらにはこれらを用いた知的材料システムの実現である。このような目的を達成するために、ねじりと軸力からなる種々の組み合わせ負荷を銅系形状記憶合金製の薄肉円筒試験片に与え、その変形挙動を計測した。またマルテンサイト変態により生じる表面性状変化をその場観察できる実験システムを構築し、組み合わせ負荷条件下でのマルテンサイト・バリアントの挙動を観察した。この基礎実験により、成分結晶粒内での,複合負荷条件下でのマルテンサイト・バリアントの発生・成長・消滅の挙動と巨視的変形の間の関係を解明するための基礎的データが収集された。

研究成果

• [文献書誌] 徳田正孝,杉野聡一,稲葉忠司: "多軸負荷トレーニングによる2方向形状記憶効果"計算工学講演会論文集. 5. 725-726 (2000)
• [文献書誌] 塩出篤寿,徳田正孝,稲葉忠司,杉野聡一: "曲げトレーニングによる二方向形状記憶効果"日本機械学会2000年度年次大会講演論文集. III. 325-326 (2000)
• [文献書誌] M.Tokuda,S.Sugino,T.Inaba: "New training of shape memory alloy for smart function by multi-axial loading"Abstract Book; 20th International Congress of Theoretical and Applied Mechanics, Chicago. 223 (2000)
• [文献書誌] M.Tokuda,S.Sugino,T.Inaba: "Two-way Shape Memory Effect of SMA Induced by Combined Loading Training"SMART-2000 Third International Symposium on Shape Memory Alloys and Related Technology. 54-55 (2000)
• [文献書誌] M.Tokuda,M.Ye,M.Takakura,P.Sittner: "A Set of Constitutive Equations of Polycrystalline Shape Memory Alloy under Multi-axial Loading Conditions"IUTAM Symposium on Micro-and Macrostructural Aspects of Thermoplasticity. 383-394 (1999)
• [文献書誌] 徳田正孝,P.Sittner,高倉正佳,土師学: "多結晶形状記憶合金の多軸構成方程式(第2報 実験的根処)"日本機械学会論文集(A編). 66-650. 125-130 (2000)
• [文献書誌] 徳田正孝: "基本変形メカニズムとアコモデーション"日本機械学会論文集. 66・643. 10-16 (2000)
• [文献書誌] 徳田正孝: "塑性変形のメゾメカニクス"日本機械学会2000年度年次大会講演論文集(I). 00-1. 21-22 (2000)
• [文献書誌] 杉野聡一,徳田正孝,稲葉忠司: "複合負荷トレーニングによる2方向形状記憶挙動"日本機械学会2000年度年次大会講演論文集(I). 00-1. 57-58 (2000)
• [文献書誌] B.Bundara,M.Tokuda,M.Ye: "Study on Indirect Method for Determination of Compression Characteristic of SMA"Materials Science Forum. 327・328. 355-358 (2000)
• [文献書誌] B.Bundara,M.Tokuda,M.Ye: "SMA-Present State and Perspective for New Applications"Materials Science Forum. 327・328. 43-46 (2000)