低い磁場で駆動する高加工性Ni基メタ磁性形状記憶合金の開発

低磁场驱动的高加工性镍基变磁形状记忆合金的开发

基本信息

批准号：
10J03306
负责人：
伊東航
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、申請者らが見出したNi-Mn-X(X=In, Sn, Al)基合金を中心に、低い磁場で磁場誘起変態が発現し、高加工性を有するメタ磁性形状記憶合金を開発することである。クラジウス-クラペイロンの関係式より、磁場誘起変態の発現には母相とマルテンサイト相の磁化の差ΔMが大きいことが必要であるため、両相の磁性の起源や詳細についての情報が切望されている。そこで、本年度はNiMnZ(Z=In,Sn)3元合金およびNiCoMnZ(Z=In,Sn)合金のキュリー温度と磁気モーメントの組成依存性について系統的な調査を行った。Ni_<50-x>Co_xMn_<50-y>Sn_y合金のキュリー温度は、Co置換量xの増加に伴い直線的に上昇した。同合金の磁気モーメントは、y>20ではKanomataらの先行報告と同様にSn濃度の低下に伴い直線的な減少を示したが、y<20では増加に転じた。このような凹型の特異な磁気モーメントの組成依存性は、Co濃度の上昇に伴って薄れていき、8Co-ySn合金は5Co-yIn合金と類似の直線的な組成依存性になった。この結果は、Ni_<50>Mn_<50>合金における準安定B2相の磁気モーメントが約4.5μ_B/f.u.の非常に大きな値であることを強く示唆する。また、この現象はMn-Mn原子間距離およびMn原子の最隣接位置に占めるCoおよびNi原子の存在確率によって考察できた。この結果は、第147回日本金属学会秋期大会で学会発表を行い、Applied Physics Letters 97巻に掲載された。また、加工性の改善について、無加圧法で作製したNiCoMnSn焼結体を用いて調査した。焼結時間が長くなると気孔率は減少し、それと同時に加工性が向上した。一方で、気孔率が減少するのに伴って形状回復率が低下した。つまり、NiCoMnSn焼結体の加工性と形状回復率を両立させるには、適切な焼結時間を施す必要があることが明らかになった。この結果は、Scripta Materialia 63巻に掲載された。

本研究的目的是关注申请人发现的Ni-Mn-X（X=In、Sn、Al）基合金，该合金表现出变磁性形状，在低磁场下表现出磁场诱导转变，并且具有目标是开发高可加工性的记忆合金。根据 Clasius-Clapeyron 关系，母相和马氏体相之间的磁化强度差异 ΔM 必须很大才能发生磁场诱发的转变，因此，有关两相磁化强度的起源和细节的信息是。迫切需要。因此，今年，我们系统地研究了NiMnZ（Z=In，Sn）三元合金和NiCoMnZ（Z=In，Sn）合金的居里温度和磁矩的成分依赖性。 Ni_<50-x>Co_xMn_<50-y>Sn_y合金的居里温度随着Co取代量x的增加而线性增加。在 y>20 时，合金的磁矩随着 Sn 浓度的降低呈线性下降，与 Kanomata 等人之前的报告类似，但在 y<20 时开始增加。这种凹形独特磁矩的成分依赖性随着Co浓度的增加而减弱，并且8Co-ySn合金具有与5Co-yIn合金类似的线性成分依赖性。该结果有力地表明Ni_ 50 Mn_ 50 合金中亚稳B2相的磁矩是约4.5μ_B/f.u的非常大的值。此外，可以根据Mn-Mn原子间距离以及Co和Ni原子占据最靠近Mn原子的位置的存在概率来考虑这种现象。这些结果发表在日本金属学会第 147 届秋季会议上，并发表在《应用物理快报》第 97 卷上。此外，我们还研究了使用非加压法制造的NiCoMnSn烧结体来提高加工性。随着烧结时间的增加，孔隙率降低，同时加工性能提高。另一方面，形状恢复率随着孔隙率降低而降低。换句话说，已经清楚的是，为了同时实现NiCoMnSn烧结体的加工性和形状恢复率，需要适当的烧结时间。结果发表在 Scripta Materialia 第 63 卷中。