磁場制御可能な形状記憶合金の系統的探索

2005 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 15560576
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 金属物性
• 研究機関: 東北学院大学
• 研究代表者: 鹿又 武 東北学院大学, 工学部, 教授 (60048816)
• 研究分担者: 小山 佳一 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (70302205) ; 菜嶋 理 東北学院大学, 工学部, 講師 (00265183)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2005
• キーワード: 強磁性形状記憶合金 / マルテンサイト変態 / 遷移金属規則合金 / 磁場誘起相転移 / 強磁場下X線回折 / 圧力効果 / 強磁性 / キュリー温度

研究概要

平成15年度から平成17年度の研究期間に以下のような新しい磁場制御可能な形状記憶合金の探索を行った。
1.3元化合物MnCo_<1-x>Geにおける強磁性形状記憶合金の探索
上記化合物の熱及び磁気測定と結晶構造解析により、組成xが0.06と0.08の狭い組成領域の試料が熱弾性型のマルテンサイト変態を起こすことを明らかにした。従って、上記化合物は強磁性形状記憶合金の可能性がある。
2.室温以上にマルテンサイト変態温度(T_M)を持ち、且つ展性に優れた強磁性形状記憶合金の探索
強磁性形状記憶合金Ni-Mn-Ga合金は磁場による巨大歪特性を示す。展性の優れたNi-Mn-Ga合金を開発するため、Ni_<50+x>Mn_<12.5>Fe_<12.5>Ga_<25-x>合金の特性を調べた。Fe添加により、著しく展性が改善され、90℃にT_Mを持つ磁場制御可能な強磁性形状記憶合金を開発した。
3.新形状記憶合金のNi-Mn-Z(Z=In, Sn)の開発
従来の強磁性形状記憶合金はマルテンサイト相、母相共に強磁性を示す。上記合金のマルテンサイト相では反強磁性あるいはフェリ磁性が現れることを明らかにした。両相の磁化の差が大きいため、マルテンサイト相において磁場を作用すると容易に母相に転移することがわかった。従って、上記合金は磁場制御可能な形状記憶合金になりうる。

研究成果

• [雑誌論文] Magnetic-field-induced shape recovery by reverse phase transformation (2006)
  • 著者名/発表者名: R.Kainuma
  • 雑誌名: Nature 439 ページ: 957-960
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The magnetic and structural properties of the magnetic shape memory compound Ni_2Mn_<1.44>Sn_<0.56> (2006)
  • 著者名/発表者名: P.J.Brown
  • 雑誌名: J. Phys. Condens. Matter 18 ページ: 2249-2259
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Magnetic properties of ferromagnetic shape memory alloys Ni_<50+x>Mn_<1.25>Fe_<12.5>Ga_<25-x> (2006)
  • 著者名/発表者名: D.Kikuchi
  • 雑誌名: J. Alloys Compd. (In press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Magnetic-field-induced shape recovery by reverse phase transformation (2006)
  • 著者名/発表者名: R.Kainuma, Y.Imano, W.Ito, Y.Sutou, H.Morito, S.Okamoto, O.Kitakami, A.Fujita, T.Kanomata, K.Ishida
  • 雑誌名: Nature 439 ページ: 957-960
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The magnetic and structural properties of the magnetic shape memory compound Ni_2Mn_<1.44>Sn_<0.56> (2006)
  • 著者名/発表者名: P.J.Brown, A.P.Gandy, K.Ishida, R.Kainuma, T.Kanomata, K.-U.Neumann, K.Oikawa, B.Ouladdiaf, K.R.A.Ziebeck
  • 雑誌名: J.Phys.Condens.Matter 18 ページ: 2249-2259
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Magnetic properties of ferromagnetic shape memory alloys Ni_<50+x>Mn_<12.5>Fe_<12.5>Ga_<25-x> (2006)
  • 著者名/発表者名: D.Kikuchi, T.Kanomata, Y.Yamaguchi, H.Nishihara
  • 雑誌名: J.Alloys Compd. (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Crystal structures and phase transitions in ferromagnetic shape memory alloys based on Co-Ni-Al and Co-Ni-Ga (2005)
  • 著者名/発表者名: P.J.Brown
  • 雑誌名: J. Phys. : Condens. Matter 17 ページ: 1301-1310
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Influence of Coo Addition on Martensitic and Magnetic Transitions in Ni-Fe-Ga βBased Shape Memory Alloys (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Oikawa
  • 雑誌名: Mater. Trasns. 46 ページ: 734-737
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Magnetic properties of ferromagnetic shape memory alloys Ni_<2-x>Cu_xMnGa (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Kanomata
  • 雑誌名: Int. J. Appl. Electromag. Mech. 21 ページ: 151-157
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Ferromagnetic shape memory compounds with a Heusler structure (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Becker
  • 雑誌名: Int. J. Appl. Electromag. Mech. 21 ページ: 145-150
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Determination of the magnetic and nuclear structure of Ni_<2.17>Mn_<0.83>Ga (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Frohlich
  • 雑誌名: Int. J. Appl. Electromag. Mech. 21 ページ: 159-162
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Crystal structures and phase transitions in ferromagnetic shape memory alloys based on Co-Ni-Al and Co-Ni-Ga (2005)
  • 著者名/発表者名: P.J.Brown, K.Ishida, R.Kainuma, T.Kanomata, K.-U.Neumann, K.Oikawa, B.Ouladdiaf, K.R.A.Ziebeck
  • 雑誌名: J.Phys.: Condens.Matter 17 ページ: 1301-1310
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Influence of Co Addition on Martensitic and Magnetic Transitions in Ni-Fe-Ga β Based Shape Memory Alloys (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Oikawa, Y.Imano, V.A.Chernenko, F.Luo, T.Omori, Y.Sutou, R.Kainuma, T.Kanomata, K.Ishida
  • 雑誌名: Mater.Trans. 46-3 ページ: 734-737
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Magnetic properties of ferromagnetic shape memory alloys Ni_<2-x>Cu_xMnGa (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Kanomata, T.Nozawa, D.Kikuchi, H.Nishihara, K.Koyama, K.Watanabe
  • 雑誌名: Int.J.Appl.Electromag.Mech. 21-3,4 ページ: 151-157
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Ferromagnetic shape memory compounds with a Heusler structure. (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Becker, P.J.Brown, B.Dennis, K.Frohlich, T.Kanomata, M.Matsumoto, K.-U.Neumann, B.Ouladdiaf, J.Rasch, N.Steinke, T.Stephens, O.Unverdi, K.R.A.Ziebeck
  • 雑誌名: Int.J.Appl.Electromag.Mech. 21-3,4 ページ: 145-150
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Determination of the magnetic and nuclear structure of Ni_<2.17>Mn_<0.83>Ga (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Frohlich, B.Dennis, T.Kanomata, M.Matsumoto, K.-U.Neumann, K.R.A.Ziebeck
  • 雑誌名: Int.J.Appl.Electromag.Mech. 21-3,4 ページ: 159-162
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Field-Induced Martensitic Transformation in New Ferromagnetic Shape Memory Compound Mn_<1.07>Co_<0.92>Ge (2004)
  • 著者名/発表者名: K.Koyama
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 43 ページ: 8036-8039
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Stability of martensitic domains in the ferromagnetic alloy Ni_2MnGa : a mechanism for shape memory behaviour (2004)
  • 著者名/発表者名: P.J.Brown
  • 雑誌名: J. Phys. : Condens. Matter 16 ページ: 65-75
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Magnetic properties of ferromagnetic shape memory alloys Ni_2Mn_<1-x>Fe_xGa (2004)
  • 著者名/発表者名: D.Kikuchi
  • 雑誌名: J. Alloys Compd. 383 ページ: 184-188
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Interdependence between the magnetic properties and lattice parameters of Ni-Mn-Ga martensite (2004)
  • 著者名/発表者名: V.A.Chernenko
  • 雑誌名: J. Phys. : Condens. Matter 16 ページ: 8345-8352
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The influence of atomic order and residual strain on the magnetic and structural properties of Ni_2MnGa (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Kreissl
  • 雑誌名: J. Magn. Magn. Mater. 272-276 ページ: 2033-2034
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Stress-strain behaviour of Ni-Mn-Ga alloys : experiment and modelling (2004)
  • 著者名/発表者名: V.A.Chernenko
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering A 378 ページ: 349-352
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Field-Induced Martensitic Transformation in New Ferromagnetic Shape Memory Compound Mn_<1.07>Co_<0.92>Ge (2004)
  • 著者名/発表者名: K.Koyama, M.Sakai, T.Kanomata, K.Watanabe
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 43-12 ページ: 8036-8039
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Stability of martensitic domains in the ferromagnetic alloy Ni_2MnGa : a mechanism for shape memory behaviour (2004)
  • 著者名/発表者名: P.J.Brown, B.Dennis, J.Crangle, T.Kanomata, M.Matsumoto, K.-U.Neumann, L.M.Justham, K.R.A.Ziebeck
  • 雑誌名: J.Phys.Condens.Matter 16 ページ: 65-75
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Magnetic properties of ferromagnetic shape memory alloys Ni_2Mn_<1-x>Fe_xGa (2004)
  • 著者名/発表者名: D.Kikuchi, T.Kanomata, Y.Yamaguchi, H.Nishihara, K.Koyama, K.Watanabe
  • 雑誌名: J.Alloys Compd. 383-1-2 ページ: 184-188
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Interdependence between the magnetic properties and lattice parameters of Ni-Mn-Ga martensite (2004)
  • 著者名/発表者名: V.A.Chernenko, V.A.L'vov, V.V.Khovaio, T.Takagi, T.Kanomata, T.Suzuki, R.Kainuma
  • 雑誌名: J.Phys.: Condens.Matter 16 ページ: 8345-8352
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The influence of atomic order and residual strain on the magnetic and structural properties of Ni_2MnGa (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Kreissl, T.Kanomata, M.Matsumoto, K.-U.Neumann, B.Ouladdiaf, T.Stephens, K.R.A.Ziebeck
  • 雑誌名: J.Magn.Magn.Mater. 272-276 ページ: 2033-2034
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Stress-strain behaviour of Ni-Mn-Ga alloys : experiment and modelling (2004)
  • 著者名/発表者名: V.A.Chernenko, V.A.L'vov, E.Cesari, J.Pons, A.A.Rudenko, H.Date, M.Matsumoto, T.Kanomata
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering A 378 ページ: 349-352
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Behavior of magnetic domains during structural transformations in Ni_2MnGa ferromagnetic shape memory alloy (2003)
  • 著者名/発表者名: H.S.Park
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 83 ページ: 3752-3754
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Behavior of magnetic domains during structural transformations in Ni_2MnGa ferromagnetic shape memory alloy (2003)
  • 著者名/発表者名: H.S.Park, Y.Murakami, D.Shindo, V.A.Chernenko, T.Kanomata
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 83-18 ページ: 3752-3754
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より