Study on postcritical homo-transition mechanism for zero hysteresis and innovation of multiferroic shape-change materials

零磁滞后临界同相转变机制研究及多铁性变形材料创新

• 批准号: 20K20544
• 负责人: 細田 秀樹
• 金额: $ 16.64万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-07-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K20544/
• 关键词: 臨界状態; 相変移; ホモ遷移挙動; 磁性形状記憶合金; NiFeCoGa; 単結晶; 形状記憶合金; 微小試験; ポストクリティカル状態; ホモ遷移; マルチフェロイック材料; 機能変換材料; 超弾性

本年度の目的はホモ遷移挙動の調査および変形機構の解析および新物質探求である．ホモ遷移挙動として，Ni-Fe-Ga（Co）強磁性形状記憶合金の単結晶を用い，圧縮試験により超臨界状態での変形挙動の研究を進めた．超臨界状態でのマクロ的な変形が，ポストクリティカルホモ遷移において期待通りに試料全体で起こることを確かめるため，デジタル画像相関法（Digital Image Correlation DIC）により変形中の歪分布を求めることを計画している．このため，DIC法による形状記憶合金の変形挙動解析の確立を目指した．Ni-Fe-Ga（Co）単結晶試料は貴重であるため，純Tiシートや保有するTi系多結晶形状記憶合金を用い，さらにTi系単結晶形状記憶合金試料を用い，DIC法の利用法や評価法を確立した．NiMnGa合金については，画期的センサー・アクチュエータの開発のために，Ni-Mn-Ga合金単結晶状粒子をシートに挟むラミネートコンポジットを考案し，その評価を行った．特に，これまで高剛性のため使用不可能であったが電気伝導性や熱伝導性に優れる銅シートを用い複合材料を作製したところ，１層の粒子単体がそれぞれ3-4%の巨大磁歪を発生すること，コンポジット全体もそれに対応する巨大磁歪を発生することを確認した．これにより，Ni-Fe-Ga（Co）強磁性形状記憶合金でもセンサーやアクチュエータとして実用化できる可能性を示すことができた．さらに，国際共同研究として，巨大電気-磁気カップリング効果を持つPVDF-TrFEとNiMnGa粒子の複合材料の研究を進めた．これらに加え，前年度に引き続き，Ti-Cr, Ti-Au, Ti-Mo，Ni-Ti，Au-Cu-Al形状記憶合金などの非磁性合金でも相変態の経路や変形挙動に関する研究を進めた．

今年的目标是研究同质传输行为，分析变形机制并探索新物质。作为同跨行为，使用了Ni-Fe-GA（CO）铁磁形状记忆合金的单晶，并通过压缩测试在超临界状态中研究了变形行为。为了确认超临界状态的宏观变换在整个样本中按预期的后批评同型传输中的预期发生，我们计划使用数字图像相关性（数字图像相关性DIC）来确定变形过程中的失真分布。因此，我们旨在使用DIC方法来建立形状记忆合金的变形行为分析。由于Ni-Fe-GA（CO）单晶样品很有价值，因此我们已经使用纯Ti片和拥有的基于Ti的polyCrystalline Shape Memory合金建立了DIC方法和评估方法，并使用基于Ti的单晶形状合金合金样品。关于Nimnga合金，我们设计了一种层压板复合材料，其中Ni-Mn-GA合金单晶晶粒夹在板之间，并对其进行了评估以开发突破性的传感器执行器。特别是，当我们使用铜板制造复合材料，该复合材料由于其高刚度而无法使用，但具有出色的电导率和导热率，我们确认，每层颗粒的每一层都会产生3-4％的巨型磁构成，并且整个复合材料也会产生相应的巨型磁磁性磁磁性。这表明，即使是ni-fe-ga（CO）铁磁形状合金也可以用作传感器和执行器。此外，作为一项国际联合研究，我们对PVDF-TRFE和Nimnga颗粒的复合材料进行了研究，它们具有巨大的电磁耦合效果。除此之外，与上一年一样，我们继续研究非磁合金中相变的途径和变形行为，例如Ti-CR，Ti-AU，Ti-Mo，Ni-Ti和Au-Cu-Cu-al-Al Shape Monemoys。

项目成果

In a search for effective giant magnetoelectric coupling: Magnetically induced elastic resonance in Ni-Mn-Ga/P(VDF-TrFE) composites

• DOI: 10.1016/j.apmt.2022.101682
• 发表时间: 2022-12
• 期刊: Applied Materials Today
• 影响因子: 8.3
• 作者: P. Martins;A. Lima;V. A. L'vov;Nélson Pereira;P. Sratong-on;H. Hosoda;V. Chernenko;S. Lanceros‐Méndez

New dislocation dissociation accompanied by anti-phase shuffling in the α″ martensite phase of a Ti alloy

Ti合金α”马氏体相中新位错解离伴随反相改组

• DOI: 10.1016/j.actamat.2022.117705
• 发表时间: 2022
• 期刊: Acta Materialia
• 影响因子: 9.4
• 作者: Tahara Masaki;Otaki Nao;Minami Daichi;Uesugi Tokuteru;Takigawa Yorinobu;Higashi Kenji;Inamura Tomonari;Hosoda Hideki
• 通讯作者: Hosoda Hideki

Non-linear elastic behavior of Ni-Fe-Ga(Co) shape memory alloy and Landau-energy landscape reconstruction

• DOI: 10.1016/j.actamat.2021.117530
• 发表时间: 2021-11
• 期刊: Acta Materialia
• 影响因子: 9.4
• 作者: K. Zoubková;H. Seiner;P. Sedlák;E. Villa;M. Tahara;H. Hosoda;V. Chernenko

Effects of Ta addition on mechanical and functional properties of the Ti-Au-Cr-based shape memory alloys towards biomedical applications

添加 Ta 对生物医学应用 Ti-Au-Cr 基形状记忆合金机械和功能性能的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Wan-Ting Chiu;Kota Fuchiwaki;Masaki Tahara;Hideki Hosoda
• 通讯作者: Hideki Hosoda

Crystal Structure Analysis of Au2CuAl Martensite Phase

Au2CuAl马氏体相的晶体结构分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuki Matsuoka;Mayuko Uchida;Akira Umise;Hideki Hosoda
• 通讯作者: Hideki Hosoda