超高温動作形状記憶合金アクチュエータの開発

超高温形状记忆合金执行器的研制

• 批准号: 17040014
• 负责人: 細田 秀樹
• 金额: $ 2.56万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17040014/
• 关键词: 金属物性; 先端機能デバイス; 形状記憶合金; アクチュエータ

高温形状記憶合金として特にTiAu系に着目し、第三元素添加、特にCo添加の影響について調べた。18mol%Co添加TiAuに透過型電子顕微鏡観察を行うと、マトリクスとして22mol%程度のCoを含んだB2相、および析出物として、数%しかCoを含まず60mol%程度のAuを含むB2相が存在した。この析出物は二元系では存在せず、Co添加3元合金特有のものと考えられ、また、動作特性を劣化させると判断された。さらに詳細に調べるため、種々の組成のTi-Au-Co三元系合金を作製し、900℃での熱間鍛造後、構成相と組成を同定した。その結果、TiAu-18Coで見られた二つのB2相は確認されず、マトリクス組成付近ではC11_b (Au, Co)_2Ti相とC36 Au(Co, Ti)_2相との二相、析出物組成近傍では、B19 Ti_3Au相とA15 TiAu相の二相であった。これらをまとめ、Ti_3Au-TiAu-TiAu_2-TiCo_2近傍の部分状態図を明らかにした。また、TiAu-18Coに〜400℃で時効処理を行い、300℃-1時間で良好な超弾性が得られることを明らかにした。この超弾性は空孔のクラスタリングなど、ナノレベルでの組織変化によると推察される。第4元素添加の影響としては、TiAu-CoにCr, Moなどの第四添加元素を1-3mol%添加し、変態温度と加工性の変化を調べ、少量の第四添加元素により冷間加工性も変化し、特にMo添加が有望であることなどを明らかにした。また、TiAuは加工性が悪いため、液体超急冷法による高温形状記憶合金薄膜の作製を試みた結果、形状記憶効果を有するTiAu薄膜が得られた。しかし、組成変動が大きく、動作温度の安定性に問題があること、集合組織が形成されないことなどを明らかにした。さらに、TiAuを用いた磁場駆動アクチュエータの動作機構を検討した。

我们专注于 TiAu 基高温形状记忆合金，并研究了添加第三种元素，特别是 Co 的影响。添加18mol％Co的TiAu的透射电子显微镜观察发现，存在含有约22mol％Co的B2相作为基体，并且存在仅含有少量％Co和约60mol％Au作为沉淀物的B2相。这种沉淀物不存在于二元体系中，并且被认为是添加Co的三元合金所特有的，并且还被确定会降低操作特性。为了更详细地研究这一点，制备了不同成分的Ti-Au-Co三元合金，并在900℃的热锻后确定了组成相和成分。结果，未确认在TiAu-18Co中观察到的两个B2相，并且在基体成分附近观察到C11_b（Au，Co）_2Ti相和C36 Au（Co，Ti）_2相两个相。在这种情况下，有两个相：B19 Ti_3Au 相和A15 TiAu 相。通过将它们放在一起，我们阐明了 Ti_3Au-TiAu-TiAu_2-TiCo_2 附近的部分相图。我们还在~400℃下对TiAu-18Co进行时效处理，发现在300℃时效1小时可以获得良好的超弹性。这种超弹性被推断是由于纳米级的结构变化，例如空位聚集。至于添加第四元素的效果，我们在TiAu-Co中添加1-3mol%的第四元素如Cr或Mo，并研究相变温度和加工性的变化，结果表明性能也发生变化。 Mo的添加特别有希望。此外，由于TiAu的加工性能较差，我们尝试采用液体超淬火方法制备高温形状记忆合金薄膜，结果获得了具有形状记忆效应的TiAu薄膜。然而，结果显示其成分波动较大，操作温度稳定性存在问题，并且没有形成纹理。此外，我们研究了使用 TiAu 的磁场驱动执行器的操作机制。

项目成果

Martensitic Transformation Behavior and Shape Memory Properties of Ti-Ni-Pt Melt-Spun Ribbons

Ti-Ni-Pt熔纺带材的马氏体相变行为和形状记忆性能

• 发表时间: 2006
• 期刊: Materials Transactions 47
• 作者: T.Inamura;Y.Takahashi;H.Hosoda;K.Wakashima;T.Nagase;T.Nakano;Y.Umakoshi;S.Miyazaki
• 通讯作者: S.Miyazaki

TiAu合金の形状記憶特性に及ぼす第三元素添加の影響

第三元素添加对TiAu合金形状记忆性能的影响

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本金属学会第137回秋期大会講演概要
• 作者: 河村俊志;稲邑朋也;細田秀樹;若島健司;浜田賢一;宮崎修一
• 通讯作者: 宮崎修一

TiAuCo合金の形状記憶特性に及ぼす時効の影響

时效对TiAuCo合金形状记忆性能的影响

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本金属学会第137回秋期大会講演概要
• 作者: 津金靖仁;稲邑朋也;細田秀樹;若島健司;浜田賢一;宮崎修一
• 通讯作者: 宮崎修一

(Pt, Ir)-50at.%Tiにおける形状記憶効果の可能性

(Pt, Ir)-50at.%Ti 中形状记忆效应的可能性

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本金属学会誌 69
• 作者: 御手洗容子;原徹;三浦誠司;細田秀樹
• 通讯作者: 細田秀樹

Mechanical Properties of (Pt, Ir)Ti

• DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.475-479.1987
• 发表时间: 2005-01
• 期刊: Materials Science Forum
• 作者: Y. Yamabe-Mitarai;T. Hara;S. Miura;H. Hosoda