極低温域で動作する新規TiNi基超弾性合金の開発

开发可在极低温度下工作的新型 TiNi 基超弹性合金

• 批准号: 17J02434
• 负责人: 木村 雄太
• 金额: $ 1.09万
• 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: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J02434/
• 关键词: 形状記憶合金; マルテンサイト変態

本研究の主な目的は，TiNi基形状記憶合金において発現するマルテンサイト変態（M変態）の前駆現象（Commensurate-Incommensurate転移：C-IC転移）を結晶学的，熱力学的および機械的影響を調査し，また単結晶材における低温域における応力ヒステリシス（σhys）の温度依存性を調査し．低温域で動作する超弾性合金への応用を探索することである．以前の研究成果によると，Ti50.0-xNi40.0+xCu10.0合金においてC-IC転移はNiを過剰に添加することにより，DSC曲線のブロードなピーク（Intermediate相：I相と呼称）として観察できることを見出した．本年度は，Ni過剰にしたTiNi基合金に着目しC-IC転移の本質とそのM変態へ与える熱力学的影響の調査を目的とし，研究を行なった．TiNi合金にFeを2at%以上Feを添加することで，M変態前にC-IC転移が存在することが先行研究によって知られている．そこで，本年度はFeを3at%添加したTi50.0-xNi47.0+xFe3.0合金を用いて，Ni過剰側におけるC-IC転移に伴う比熱および結晶構造の変化を調査するとともに，Ni過剰側のM変態の相図も決定した．その結果，Niの増大とともにM変態温度は低下する傾向が見られた．また47.4at%Ni以上でI相に起因するブロードな比熱のピークを観察した．このC-IC転移のピーク温度は，Ni組成に依存せずほぼ一定である．TEM観察の結果，I相を経てR相となる場合（Ni量が41.4at%以上），I相の微細ナノ組織をほぼ維持したまま明瞭な双晶界面を持たないR相が形成されることを観察し，I相はM変態に影響を与える重要な相転移であることを見出した．この結果は，2018年3月の金属学会で発表し，これから論文に投稿する予定である．

这项研究的主要目的是研究玛脑转化（M转化）的前体现象（相当强度 - 施加的过渡：C-IC跃迁）的结晶，热力学和机械效应，这些转化（M转化）在基于TINI的形状合金中表达，并研究压力层次介绍的温度（= nyssessississission in Crystral in Crystral in Crystral in Crystral in Crystral in Crystral in Crystral in Crystral in Crystral in Crystersessission in Crystersosiss）中。这样做的目的是探索在低温区域运行的超弹性合金的应用。先前的研究发现表明，在TI50.0-XNI40.0+XCU10.0合金中，可以通过添加过量的Ni来观察到C-IC跃迁是DSC曲线的宽峰（中间相位：称为I相）。今年，我们专注于基于Ni的Tini合金，并进行了研究，目的是研究C-IC过渡的本质及其对M转化的热力学效应。先前的研究已经知道，将Fe添加到Tini合金中，其中2％或以上是Fe，C-IC转换之前存在C-IC转变。因此，今年，我们使用TI50.0.0-XNI47.0+XFE3.0合金在Ni过度侧进行了特异性热和晶体结构的变化，其中含有3AT％的Fe，并确定了Ni过度侧的M变换的相图。结果，M转化温度随着Ni的增加而降低。此外，在47.4AT％Ni或更高的情况下观察到由I相引起的广泛的特异性热峰。无论Ni组成如何，该C-IC转变的峰值温度几乎是恒定的。由于观察到I相结合R相（Ni含量为41.4 at％或更高）时，形成R相无明显的双界面，同时保持I相的细纳米结构，并且发现I相是影响M变换的重要相位转变。这些结果将于2018年3月在金属协会中提出，并将提交给论文。

项目成果

Ti59.90xNi47.0+xFe3.0合金におけるR相変態とC-IC転移

Ti59.90xNi47.0+xFe3.0合金中的R相变和C-IC转变

• 发表时间: 2018
• 作者: 2.T. Mukai;M. Nabetani;K. Tsuda;H. Sano;N. Yutaka;T. Ioroi;A. Takahashi;A. Takeuchi;J. Shibasaki;S. Hosono;T. Tokuhisa;T. Takenouchi;H. Sobajima;M. Tamura;O. Iwata.;Takeo Mukai;木村雄太
• 通讯作者: 木村雄太