マルテンサイト変態の低温異常の解明と超弾性合金の低温応用

阐明马氏体转变中的低温异常和超弹性合金的低温应用

基本信息

批准号：
12J07777
负责人：
新津甲大
金额：
$ 1.28万
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：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

マルテンサイト変態に関連する低温異常現象の中で、Ti-Ni合金におけるストレイン・グラス(SG)現象およびNi基メタ磁性形状記憶合金におけるカイネティックアレスト現象の起源の解明とマルテンサイト変態への影響を明らかにするため、それぞれTi-51.8Ni合金およびNi-5Co-36Mn-14In合金(at.%)を用い、低温域におけるマルテンサイト変態挙動とその温度依存性について調査した。その結果、TiNiにおいては、SG状態からでも超弾性が発現すること、また正・逆変態の誘起応力ヒステリシスがSG状態において異常に大きくなることを突き止めた。さらにこの応力ヒステリシスの異常な増加傾向を利用することで、一定応力下の加熱過程において、平衡論的にはありえないはずの、母相からマルテンサイト相への変態が可能であることを確認した。一方NiCoMnInについては42Kの極低温でも超弾性が発現可能であることを明らかにするとともに、母相-マルテンサイト相界面の動力学に関する低温での異常な挙動が、外場の種類に寄らず普遍的に起こり得る現象であることを突き止めた。両合金を対象とした研究結果は、極低温における変態応力ヒステリシスの増大が低温異常現象と関連しているということを示唆しており、その学術的意義は大きい。また、低温異常が報告されておらず室温で良好な超弾性特性、組織制御性を有するCuAlMn基形状記憶合金を用いた調査では、4.2Kにおいても良好な超弾性特性が得られることを確認し、極低温での応用可能性を見出すことに成功した。本研究成果は、超伝導周辺技術や宇宙工学、低温冷媒のシール材などへの超弾性合金の応用を提案するものであり、その工学上の意義は非常に大きい。

在与马氏体相变相关的低温异常现象中，我们将阐明Ti-Ni合金中应变玻璃（SG）现象的起源和镍基变磁形状记忆合金中的动力学停滞现象及其对马氏体相变的影响。为了澄清这一点，我们分别使用 Ti-51.8Ni 合金和 Ni-5Co-36Mn-14In 合金 (at.%) 研究了马氏体转变行为及其在低温下的温度依赖性。结果，我们发现TiNi即使在SG状态下也表现出超弹性，并且由正向和反向转变引起的应力滞后在SG状态下变得异常大。此外，利用这种应力滞后的异常增加趋势，我们证实了在恒定应力下的加热过程中，母相有可能转变为马氏体相，这在平衡理论中是不可能的。另一方面，研究表明，即使在42K的极低温度下，NiCoMnIn也能表现出超弹性，并且无论外场类型如何，与基体-马氏体相界面动力学相关的低温异常行为都是普遍存在的。我们发现这是一种可能发生的现象。对两种合金的研究结果表明，极低温下相变应力滞后的增加与低温异常现象有关，具有重要的学术意义。此外，在使用未报道低温异常且在室温下具有良好超弹性特性和结构可控性的CuAlMn基形状记忆合金的研究中，成功发现了即使在4.2K也能获得良好的超弹性特性。在极低温度下应用的可能性。该研究成果提出了超弹性合金在超导周边技术、空间工程、低温制冷剂密封材料等方面的应用，具有重要的工程意义。