| 研究課題/領域番号 |
19H02418
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
新津 甲大 京都大学, 工学研究科, 助教 (90733890)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | マルテンサイト変態 / 等温変態 / 熱活性化機構 / 超弾性 / 変態ダイナミクス / 熱力学 / 動力学 |
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| 研究実績の概要 |
２０１９年度は、ベンチマーク合金であるTiNi合金およびメタ磁性マルテンサイト変態を示すNi-Co-Mn-In合金を対象とし、その応力誘起・磁場誘起マルテンサイト変態におけるヒステリシス挙動・等温変態を詳細に調査した。TiNi合金は液体ヘリウム温度近傍まで冷却可能な冷却チャンバーを用い室温以下の様々な温度で超弾性カーブを取得、併せて4端子法により電気抵抗変化を得た。また種々の応力・温度条件下で等温保持を行い、電気抵抗変化をモニターすることにより等温マルテンサイト変態挙動を得た。Ni-Co-Mn-In合金については超伝導量子干渉磁束計（MPMS)を用い、種々の温度・磁場環境下での変態挙動を得た。等温保持による変態挙動は磁化の時間変化から体積分率を得ることにより観測した。また同合金についてはパルス磁場下での実空間イメージングも行った。
その結果、両合金において低温ほどヒステリシスが大きくなる挙動が確認され、晶癖面移動の熱活性化過程が顕著であることが確認できた。このような合金系では等温変態も顕著であることが推測されるが、実際に顕著な等温変態が観測された。その挙動は従来理論ではTTT線図にてCカーブを描くとされていたが、本研究では正変態ではCカーブ、逆変態ではCカーブの下部のみ、という結果が得られた。これについては晶癖面移動の熱活性化過程を記述する理論式と、平衡条件を記述するClausius-Clapeyron式を組み合わせた微分方程式を時間について解くことで定量的に説明可能であるとわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
２０１９年度は、ベンチマーク合金であるTiNi合金およびメタ磁性マルテンサイト変態を示すNi-Co-Mn-In合金を対象とし、その応力誘起・磁場誘起マルテンサイト変態におけるヒステリシス挙動・等温変態を詳細に調査した。その結果、両合金において低温ほどヒステリシスが大きくなる挙動が確認され、晶癖面移動の熱活性化過程が顕著であることが確認できた。また等温変態挙動は従来理論ではTTT線図にてCカーブを描くとされていたが、本研究では正変態ではCカーブ、逆変態ではCカーブの下部のみ、という結果が得られた。これについては晶癖面移動の熱活性化過程を記述する理論式と、平衡条件を記述するClausius-Clapeyron式を組み合わせた微分方程式を時間について解くことで定量的に説明可能であるとわかった。これらはいずれも当初の構想通りの結果であるだけでなく、想定以上に速いスピードで遂行できているといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初の想定以上に速いスピードで遂行できており、今後は早急に成果発信を行うとともに、よりチャレンジングな課題にも挑戦していく。パルス磁場下での実空間観察結果については、大量のスタックデータから有効な情報を抽出するため、機械学習を組み込んだ画像解析を今後行っていく予定である。
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