Study on postcritical homo-transition mechanism for zero hysteresis and innovation of multiferroic shape-change materials

零磁滞后临界同相转变机制研究及多铁性变形材料创新

• 批准号: 20K20544
• 负责人: 細田 秀樹
• 金额: $ 16.64万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-07-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K20544/
• 关键词: 臨界状態; 相変移; ホモ遷移挙動; 磁性形状記憶合金; NiFeCoGa; 単結晶; 形状記憶合金; 微小試験; ポストクリティカル状態; ホモ遷移; マルチフェロイック材料; 機能変換材料; 超弾性

本年度の目的はホモ遷移挙動の調査および変形機構の解析および新物質探求である．ホモ遷移挙動として，Ni-Fe-Ga（Co）強磁性形状記憶合金の単結晶を用い，圧縮試験により超臨界状態での変形挙動の研究を進めた．超臨界状態でのマクロ的な変形が，ポストクリティカルホモ遷移において期待通りに試料全体で起こることを確かめるため，デジタル画像相関法（Digital Image Correlation DIC）により変形中の歪分布を求めることを計画している．このため，DIC法による形状記憶合金の変形挙動解析の確立を目指した．Ni-Fe-Ga（Co）単結晶試料は貴重であるため，純Tiシートや保有するTi系多結晶形状記憶合金を用い，さらにTi系単結晶形状記憶合金試料を用い，DIC法の利用法や評価法を確立した．NiMnGa合金については，画期的センサー・アクチュエータの開発のために，Ni-Mn-Ga合金単結晶状粒子をシートに挟むラミネートコンポジットを考案し，その評価を行った．特に，これまで高剛性のため使用不可能であったが電気伝導性や熱伝導性に優れる銅シートを用い複合材料を作製したところ，１層の粒子単体がそれぞれ3-4%の巨大磁歪を発生すること，コンポジット全体もそれに対応する巨大磁歪を発生することを確認した．これにより，Ni-Fe-Ga（Co）強磁性形状記憶合金でもセンサーやアクチュエータとして実用化できる可能性を示すことができた．さらに，国際共同研究として，巨大電気-磁気カップリング効果を持つPVDF-TrFEとNiMnGa粒子の複合材料の研究を進めた．これらに加え，前年度に引き続き，Ti-Cr, Ti-Au, Ti-Mo，Ni-Ti，Au-Cu-Al形状記憶合金などの非磁性合金でも相変態の経路や変形挙動に関する研究を進めた．

今年的目的是研究同质跃迁行为、分析变形机制并探索新材料。对于同相转变行为，我们使用Ni-Fe-Ga(Co)铁磁形状记忆合金单晶，通过压缩试验研究超临界状态下的变形行为。为了确认超临界状态下的宏观变形在后临界同相转变期间发生在整个样品中，我们计划使用数字图像相关方法（DIC）来获得变形过程中的应变分布。为此，我们旨在使用 DIC 方法对形状记忆合金的变形行为进行分析。由于Ni-Fe-Ga(Co)单晶样品很有价值，我们利用纯Ti片材、现有的Ti基多晶形状记忆合金和Ti基单晶形状记忆合金样品，利用DIC方法建立了Ni-Fe-Ga(Co)单晶样品。一种评价方法。关于NiMnGa合金，我们设计并评估了一种层压复合材料，其中Ni-Mn-Ga合金单晶颗粒夹在片材之间，以开发创新的传感器和执行器。特别是，当我们使用具有优异导电性和导热性的铜片创建复合材料（以前由于其高刚性而无法使用）时，我们发现一层中的每个颗粒都具有3-4％的巨磁致伸缩。证实了这种现象的发生，并且整个复合材料也产生了相应的巨磁致伸缩。这证明了 Ni-Fe-Ga(Co) 铁磁形状记忆合金也可以作为传感器和执行器投入实际应用。此外，作为国际联合研究项目，我们对具有巨大电磁耦合效应的PVDF-TrFE和NiMnGa颗粒复合材料进行了研究。除此之外，继去年的基础上，我们正在对Ti-Cr、Ti-Au、Ti-Mo、Ni-Ti、Au-Cu等非磁性合金的相变路径和变形行为进行研究-Al形状记忆合金。

项目成果

In a search for effective giant magnetoelectric coupling: Magnetically induced elastic resonance in Ni-Mn-Ga/P(VDF-TrFE) composites

• DOI: 10.1016/j.apmt.2022.101682
• 发表时间: 2022-12
• 期刊: Applied Materials Today
• 影响因子: 8.3
• 作者: P. Martins;A. Lima;V. A. L'vov;Nélson Pereira;P. Sratong-on;H. Hosoda;V. Chernenko;S. Lanceros‐Méndez

New dislocation dissociation accompanied by anti-phase shuffling in the α″ martensite phase of a Ti alloy

Ti合金α”马氏体相中新位错解离伴随反相改组

• DOI: 10.1016/j.actamat.2022.117705
• 发表时间: 2022
• 期刊: Acta Materialia
• 影响因子: 9.4
• 作者: Tahara Masaki;Otaki Nao;Minami Daichi;Uesugi Tokuteru;Takigawa Yorinobu;Higashi Kenji;Inamura Tomonari;Hosoda Hideki
• 通讯作者: Hosoda Hideki

Non-linear elastic behavior of Ni-Fe-Ga(Co) shape memory alloy and Landau-energy landscape reconstruction

• DOI: 10.1016/j.actamat.2021.117530
• 发表时间: 2021-11
• 期刊: Acta Materialia
• 影响因子: 9.4
• 作者: K. Zoubková;H. Seiner;P. Sedlák;E. Villa;M. Tahara;H. Hosoda;V. Chernenko

Crystal Structure Analysis of Au2CuAl Martensite Phase

Au2CuAl马氏体相的晶体结构分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuki Matsuoka;Mayuko Uchida;Akira Umise;Hideki Hosoda
• 通讯作者: Hideki Hosoda

Ti-Ni合金単結晶を用いた応力誘起マルテンサイトの結晶学的解析

Ti-Ni合金单晶应力诱导马氏体的晶体学分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 森 千紘;野平 直希;CHIU Wan-Ting;海瀨 晃;田原 正樹;細田 秀樹
• 通讯作者: 細田 秀樹