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2017 年度 実績報告書

格子チューニングによる超長寿命形状記憶合金の設計原理とスーパーニチノールの開発

研究課題

研究課題/領域番号 15H04143
研究機関東京工業大学

研究代表者

稲邑 朋也  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (60361771)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード形状記憶合金 / マルテンサイト変態 / 生体材料
研究実績の概要

本研究では,ニチノール形状記憶合金における,マルテンサイトドメイン組織に生じる非適合度(Incompatibility)を低減させるよう格子定数を調整することで,格子欠陥の発生を抑制して,寿命を大幅に伸ばした新合金の開発原理を明らかにすることを目的にしている.非適合度の指標として,ドメイン壁でのRank-1接続条件からの偏差角を評価すると,ニチノール合金では2°程度であるのに対して,昨年度までの成果で得られているTiNi基4元系合金では,0.1°以下に抑制でき,無変形状態での熱サイクルを200サイクル以上与えても,駆動温度(マルテンサイト変態温度)の変化が1℃以下であることがわかっている.本年度においては,本合金とその周辺組成の合金に予ひずみを与え,形状回復温度の変化を評価した.その結果,本合金においては,マルテンサイト状態で与えた予ひずみが3%程度であれば,通常みられる逆変態温度(形状回復温度)の上昇が抑制されていることがわかった.また比較材料として作製した非適合度が5°の合金においては,予ひずみ負荷後の形状回復温度の変化が顕著であった.このことは,予歪みを与えた際のドメイン壁の移動に際して格子欠陥の発生が抑制されているためと推察され,本合金設計原理の妥当性を強く示唆している.TEM観察による解析では,ドメイン壁は{111}TypeI 双晶,<211>TypeII双晶,{011}複合双晶などの多くの双晶種からなっていることも明らかにした.また本合金の加工性を評価した結果, 50%の熱間加工が可能であることも明らかとした.この様に,本研究で提唱する材料設計法の妥当性が強く示唆されるとともに,得られた合金は実用化の見込みがあることが明らかとなった.

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] University of Oxford(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Oxford
  • [雑誌論文] Plastic deformation behaviour of single-crystalline martensite of Ti-Nb shape memory alloy2017

    • 著者名/発表者名
      M Tahara, N Okano, T Inamura, H Hosoda
    • 雑誌名

      Scientific reports

      巻: 7 ページ: 15715

    • DOI

      doi:10.1038/s41598-017-15877-6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Effect of Incompatibility on Martensite Microstructure in Shape Memory Alloys2018

    • 著者名/発表者名
      Tomonari Inamura
    • 学会等名
      Seminar of Solid Mechanics and Materials Engineering
  • [学会発表] Ti-22Nb-2Al 形状記憶合金における自己調整組織のスケール不変性2017

    • 著者名/発表者名
      長内大輔,篠原百合,田原正樹,細田秀樹,稲邑朋也
    • 学会等名
      日本金属学会2017年秋期大会
  • [産業財産権] Ti-Ni系合金、これを用いた線材、通電アクチュエータ、温度センサおよびTi-Ni系合金材の製造方法2017

    • 発明者名
      稲邑朋也,細田秀樹,喜瀬純男,山下史祥,藤井美里ら
    • 権利者名
      稲邑朋也,細田秀樹,喜瀬純男,山下史祥,藤井美里ら
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2017-197222

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公開日: 2021-01-27   更新日: 2022-08-26  

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