Development of Mn-based reentrant shape memory alloys

锰基可凹形状记忆合金的研制

• 批准号: 22K18877
• 负责人: XU XIAO
• 金额: $ 3.99万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18877/
• 关键词: 形状記憶合金; リエントラント・マルテンサイト変態; Mn基合金

一般に、マルテンサイト(M)変態は冷却時に無拡散的に母相→M相の正変態が生じるが、代表者らは、CoCrGaSi形状記憶合金において冷却で母相→M相→母相の挙動を示す異常なM変態を報告し、リエントラント形状記憶合金と命名した。リエントラント形状記憶合金は学術面でも応用面でも大きな意味を持つが、その実現条件が厳しく、その結果、今のところ、CoCrGaSi合金でしか見つかっていない。本研究は素材コストの低いMn基合金に注目し、より安価である第２のリエントラント形状記憶合金の創製に挑戦する。本研究の１年目はまずMnZn基合金に注目し、合金状態図の実験的決定を行った。Znを含む合金は高い蒸気圧を有するため、高周波誘導溶解やアーク溶解といった従来の方法では合金作製が困難のため、本研究は石英管を用いて電気炉で適切な温度で保持する方法を用いてMn-Zn全組成域の合金作製に成功した。これらの合金を用いて種々の温度において熱処理を行い、２相が得られた合金においてはEPMAによる組成分析を行った。さらに、DSCを用いることで不変系反応および固相線、液相線を決めることができた。これらの実験結果からMn-Zn２元系状態図を実験的に決めることができ、さらにリエントラント変態の出現が見込まれるbcc構造であるδMnの組成域を正確に決めることができた。

一般来说，马氏体（M）相变在冷却过程中以非扩散的方式发生，从母相到M相，我们报道该合金表现出异常的M相变，并将其命名为重入形状记忆合金。重入形状记忆合金无论在学术上还是在应用上都具有重要意义，但实现条件困难，目前仅在CoCrGaSi合金中发现。这项研究的重点是材料成本低的锰基合金，并试图创造第二种更便宜的可重入形状记忆合金。在这项研究的第一年，我们首先关注MnZn基合金并通过实验确定了合金相图。由于含Zn合金具有高蒸气压，因此很难使用高频感应熔炼和电弧熔炼等传统方法来制备它们。本研究采用了将石英管在电炉中保持在适当温度的方法。我们成功地制造了整个成分范围的锰锌合金。将这些合金在不同温度下进行热处理，并通过EPMA分析获得两相的合金的组成。此外，通过使用 DSC，我们能够确定不变系统反应、固相线和液相线。根据这些实验结果，我们能够通过实验确定Mn-Zn二元系相图，并且我们还能够准确确定δMn的组成范围，δMn是一种预计会发生重入转变的bcc结构。

项目成果

Mn-Zn二元系状態図の実験的決定及びFCC/FCTマルテンサイト変態の調査

Mn-Zn二元相图的实验测定及FCC/FCT马氏体相变研究

• 发表时间: 2023
• 作者: 今富 大介; 石川 遼典; 仲田玲; 許 皛; 韓 光植; 貝沼 亮介
• 通讯作者: 貝沼 亮介

Experimental determination of phase equilibria in Mn-Zn system

Mn-Zn体系相平衡的实验测定

• 发表时间: 2022
• 作者: Daisuke Imatomi; Ryosuke Ishikawa; Akira Nakata; Xiao Xu; Kwangsik Han; Ryosuke Kainuma
• 通讯作者: Ryosuke Kainuma