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2023 年度 実績報告書

マルテンサイト変態の原子変位機構に着目した高温形状記憶合金の機能予測と創製

研究課題

研究課題/領域番号 20H02427
研究機関熊本大学

研究代表者

松田 光弘  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (80332865)

研究分担者 赤嶺 大志  九州大学, 総合理工学研究院, 助教 (40804737)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワードマルテンサイト変態 / ジルコニウム基合金 / バリアント / 自己調整 / 引張変形
研究実績の概要

本研究では新規高温型形状記憶合金の開発を目指しており,本年度は以下の2項目について重点的に調査した。(1)等原子比組成ZrCu形状記憶合金の引張変形と熱サイクルによる組織変化:引張変形材において,(101)B19’および(201)Cm変形双晶が観察され,さらに [312]CmTypeII変形双晶も存在していた。熱サイクル材においては,(101)B19’および(201)Cm変形双晶が観察されるとともにCm相のバリアントがB19’相のバリアント界面を侵食するように存在していた。さらにバリアントの内部欠陥として(001)Cm積層欠陥や(001)Cmcomp.双晶も存在していた。これらは応力負荷に伴いB19’構造からCm構造への変態が生じており,これは歪緩和のための原子変位機構によるβ角度や格子定数の変化に起因したものと考えられる。(2)Ti-Ni-Zr合金マルテンサイト相の自己調整構造と変形組織:Ti30Ni50Zr20合金は100℃以上の変態点を有し,室温にて単斜晶B19’構造のマルテンサイト相を呈しており,格子定数はa = 0.3074 nm, b = 0.4086 nm, c = 0.4916 nm, β= 103.64°であった。また晶癖面は{011}B19’//{100}B2近傍であり,幅1~2μmの多角形およびプレート状の晶癖面バリアントを形成しており,その界面には{011}B19’双晶が形成され,内部欠陥として(001)B19’comp.双晶が導入されていた。引張変形に伴いMosaic状の自己調整構造が変化したが,バリアントの再配列や単一化は生じなかった。また(100)B19’comp.双晶が導入されていた。以上の結果から,内部欠陥として(001)B19’comp.双晶を有する合金は,バリアントの再配列等が生じず形状回復率が低くなると予想されるため,これら双晶の制御が極めて重要である。上記一連の研究成果について,研究論文2本,国内学会発表:2件,学生発表受賞:1件など十分な結果を出すことができた。

現在までの達成度 (段落)

令和5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

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Self-Accommodation and Deformation Microstructure of Martensite in Ti30Ni50Zr20 Alloy2024

    • 著者名/発表者名
      K. Onaka, K. Hirayama, M. Matsuda
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 65 ページ: 268~273

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-M2023200

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Hf on the lattice invariant shear and self-accommodation of martensite in Ti-Ni-Hf alloys2023

    • 著者名/発表者名
      M. Matsuda, N. Maeda, K. Onaka, H. Akamine, M. Nishida
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science

      巻: 58 ページ: 10896~10910

    • DOI

      10.1007/s10853-023-08707-w

    • 査読あり
  • [学会発表] 等原子比組成ZrCu合金マルテンサイト相の格子不変変形と自己調整構造2023

    • 著者名/発表者名
      尾中晃生, 吉岡徹郎, 井 誠一郎, 松田光弘
    • 学会等名
      第13回 SMAシンポジウム2023
  • [学会発表] 等原子比組成ZrCu 形状記憶合金の引張変形と熱サイクルによる組織変化2023

    • 著者名/発表者名
      吉岡徹郎, 尾中晃生, 松田光弘, 平山恭介
    • 学会等名
      日本金属学会2023年秋期講演大会

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公開日: 2024-12-25  

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