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2014 年度 実績報告書

マルテンサイト変態の低温異常―その普遍性と起源の解明―

研究課題

研究課題/領域番号 22226011
研究機関東北大学

研究代表者

貝沼 亮介  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20202004)

研究分担者 大沼 郁雄  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20250714)
村上 恭和  東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (30281992)
大森 俊洋  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60451530)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2015-03-31
キーワード形状記憶合金 / 相変態 / 状態図 / マルテンサイト変態 / 極低温
研究実績の概要

(1)基本変態特性評価(電気抵抗、磁気特性、変態潜熱など):計画する全合金系に関して、平成25年度と同様の研究を遂行した。本年度は、NiTi基系でありながら既に測定したB19’構造とは異なるB19構造のマルテンサイト変態に関してNiTiCu系合金を用いて低温実験を実施した。その結果、NiTiで報告されてきたと同様の電気抵抗の異常が確認された。
(2)機械特性評価(超弾性特性、兄弟晶界面や晶癖面の移動度など):計画する全合金系に関して、引き続き平成25年度と同様の研究を遂行した。本年度は、NiTi基系でありながら既に測定したB19’構造とは異なるB19構造のマルテンサイト変態に関してNiTiCu系合金を用いて一定応力下で温度変化させる等、今までと異なる手法を用いた実験も実施した。
(3)相変態の組織学的評価:25年度に引き続き、TEM低温応力印加ホルダーを利用して低温域における組織及び構造解析を行った。具体的には、B19変態を起こす前に明確な前駆現象が確認されたNiTiCu合金について、プレマルテンサイト相の出現温度領域におけるその場観察を行った。その結果、NiTiと同様にインコメンシュレート状態と考えられる状態が確認できた。
(4)熱力学的解析と組織シミュレーション:25年度に引き続き、磁場や応力下でのクラジウス―クラペイロンの関係を利用して、(1)や(2)で得られた実験結果から各合金系における変態エントロピー変化の温度依存性を推測した。特にNiTi系に関して実験で得られた比熱実験データに基づき、自由エネルギーの温度依存性を定量的に評価し、インコメンシュレート状態が及ぼす熱力学的寄与を明確にした。特に、変態エントロピー変化を実験的に評価し、自由エネルギー変化をシミュレートできたことは、変態の理解を深める上で貴重な成果となった。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Feasibility of Cu-Al-Mn superelastic alloy bar as a self-sensor material2015

    • 著者名/発表者名
      K. C.Shrestha, Y. Araki, M. Yamakawa, N. Yoshida, T. Omori, Y. Sutou, K. Kainuma
    • 雑誌名

      J INTEL MAT SYST STR

      巻: 26 ページ: 364-370

    • DOI

      10.1177/1045389X14529028jim.sagepub.com

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic Field-Induced Reverse Martensitic Transformation and Thermal Transformation Arrest Phenomenon of Ni41Co9Mn39Sb11 Alloy2014

    • 著者名/発表者名
      R.Y. Umetsu, X.Xu, W. Ito, T. Kihara, K. Takahashi, M. Tokunaga, R. Kainuma
    • 雑誌名

      METALS

      巻: 4 ページ: 609-622

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ductility enhancement and superelasticity in Fe-Ni-Co-Al-Ti-B polycrystalline alloy2014

    • 著者名/発表者名
      D.Y. Lee, T. Omori, R. Kainuma
    • 雑誌名

      J ALLOY COMPD

      巻: 617 ページ: 120-123

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2014.07.136

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of annealing on stress-induced transformation behaviors at low temperatures in a Ti-51.8 at.% Ni shape memory alloy2014

    • 著者名/発表者名
      K. Niitsu, R. Kainuma
    • 雑誌名

      PHYS STATUS SOLIDI B

      巻: 251 ページ: 2041-2047

    • DOI

      10.1002/pssb.201350418

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Normal and inverse magnetocaloric effects in the ferromagnetic shape memory alloys2014

    • 著者名/発表者名
      M. Kataoka, T. Kanomata, R. Y. Umetsu, R. Kainuma
    • 雑誌名

      J MAGN MAGN MATER

      巻: 361 ページ: 34-43

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2014.02.068

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic phase diagram of ferromagnetic shape memory alloys Ni2MnGa1-xFex2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Hayasaka, S. Aoto, H. Date, T. Kanomata, X. Xu, R.Y. Umetsu, M. Nagasako, T. Omori, R. Kainuma, T. Sakon, H. Nishihara, K. R. A. Ziebeck
    • 雑誌名

      J ALLOY COMPD

      巻: 591 ページ: 280-285

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2013.12.035

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Ti50-XNi40+XCu10.0合金におけるマルテンサイト変態のNi濃度依存性2015

    • 著者名/発表者名
      木村雄太, 大森俊洋, 貝沼 亮介
    • 学会等名
      日本金属学会2015年(第156回)春季講演大会
    • 発表場所
      東京大学(東京)、日本
    • 年月日
      2015-03-18 – 2015-03-20
  • [学会発表] Ni-Mn-Ga強磁性形状記憶合金におけるマルテンサイト変態と比熱2015

    • 著者名/発表者名
      許皛, 鹿又武, 貝沼亮介
    • 学会等名
      日本金属学会2015年(第156回)春季講演大会
    • 発表場所
      東京大学(東京)、日本
    • 年月日
      2015-03-18 – 2015-03-20
  • [学会発表] 形状記憶合金の極低温域における超弾性2015

    • 著者名/発表者名
      貝沼亮介, 新津甲大, 許皛, 梅津理恵, 大森俊洋
    • 学会等名
      日本金属学会2015年(第156回)春季講演大会
    • 発表場所
      東京大学(東京)、日本
    • 年月日
      2015-03-18 – 2015-03-20
    • 招待講演
  • [学会発表] Recrystallization texture in strongly deformed Fe-Ni-Co-Al-Ti alloys2015

    • 著者名/発表者名
      DY. Lee, T. Omori, R. Kainuma,
    • 学会等名
      Japan-Russia Joint Seminar
    • 発表場所
      Hotel Hana-no-yu, Akiu, Sendai, Japan
    • 年月日
      2015-03-09 – 2015-03-10
  • [学会発表] Fe-Mn-Al 系合金のマルテンサイト変態と超弾性効果2014

    • 著者名/発表者名
      大森俊洋
    • 学会等名
      (社)日本金属学会2014年(第155回)秋季講演大会
    • 発表場所
      名古屋大学(名古屋)、日本
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
  • [学会発表] Cu-Al-Mn 基形状記憶合金の繰り返し超弾性特性と組織の影響2014

    • 著者名/発表者名
      草間知枝, 大森俊洋, 貝沼亮介
    • 学会等名
      (社)日本金属学会2014年(第155回)秋季講演大会
    • 発表場所
      名古屋大学(名古屋)、日本
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
  • [学会発表] Effect of Ni content on martensitic transformation and shape memory properties in Fe-Mn-Al-Ni alloys2014

    • 著者名/発表者名
      T. Omori, K. Ando, M. Nagasako, K. Ishida, R. Kainuma,
    • 学会等名
      ICOMAT 2014
    • 発表場所
      Bilbao Spain
    • 年月日
      2014-07-05 – 2014-07-11
  • [学会発表] bnormal grain growth and superelasticity in Cu-Al-Mn alloy2014

    • 著者名/発表者名
      T. Kusama, T. Omori, R. Kainuma
    • 学会等名
      ICOMAT 2014
    • 発表場所
      Bilbao Spain
    • 年月日
      2014-07-05 – 2014-07-11
  • [学会発表] Martensitic transformation and superelasticity in Fe-Ni-Co-Al-Ti-B polycrystalline alloy2014

    • 著者名/発表者名
      D.Y. Lee, T. Omori, R. Kainuma
    • 学会等名
      ICOMAT 2014
    • 発表場所
      Bilbao Spain
    • 年月日
      2014-07-05 – 2014-07-11
  • [学会発表] Martensitic Transformations and Superelasticity in Novel Fe- and Co-based Shape Memory2014

    • 著者名/発表者名
      R. Kaiunma
    • 学会等名
      ICOMAT 2014
    • 発表場所
      Bilbao Spain
    • 年月日
      2014-07-05 – 2014-07-11
    • 招待講演
  • [学会発表] Superelasticity in Fe-Ni-Co-Al-Ti-B alloys2014

    • 著者名/発表者名
      D.Y. Lee, T. Omori, R. Kainuma
    • 学会等名
      Joint Symposium on Materials Science and Engineering for the Next Generation
    • 発表場所
      Zao Royal Hotel, Japan
    • 年月日
      2014-06-23 – 2014-06-26

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公開日: 2016-06-01  

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