Guiding principle of long-life shape memory alloy by controlling domain structure and strengthening

控制畴结构和强化长寿命形状记忆合金的指导原则

• 批准号: 21H04613
• 负责人: 稲邑 朋也
• 金额: $ 27.54万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04613/
• 关键词: 形状記憶合金; マルテンサイト変態; 回位; 加工熱処理; マルテンサイト; 適合条件; ３重点

昨年度に明らかにした，３重点のねじれが消失する幾何学条件を下に，ねじれを系統的に変化させた合金を作製してその組織を解析するとともに，無応力下，応力下（１００MPa)でのマルテンサイト変態温度，形状回復歪みが繰り返し数とともにどのように変化するのか解析した．その結果，ねじれが１°以内であれば，格子不変変形としての内部双晶を持たないタイル状のマルテンサイトドメインが双晶関係で結合した特異な組織が出現することがわかった．しかしMs変化はねじれが小さいほど小さく，ねじれ0.1°であれば１０００サイクル後の変態温度変化は１°程度であった．またねじれ１°の合金のドメイン組織をTEM内で逆変態させて転位の発生挙動を解析した．幾何条件から予想される２種類の３重点（TC1, TC2)において，逆変態後も組織に転位は観察されなかった．しかしそれら３重点が連鎖して形成されたクラスター周囲には転位が発生しており，３重点に発生するねじれが集積して転位発生をおこしていることが示唆された．このことからもねじれの存在は転位の発生をもたらし形状記憶特性の劣化を起こす要因であることが確認された．上記の材料にたいして，１０％の冷間圧延を加えてから４００℃で熱処理を施したところ，マルテンサイト変態点は無処理材とほぼ同じであるがビッカース硬度は全ての合金で２０％ほど増加した．これは降伏応力が加工硬化によって上昇したことを意味する．これらの材料に対して無応力下，応力下（１００MPa)での繰り返しサイクル試験を行ったところ，上記の加工熱処理によって，１０００サイクル後のマルテンサイト変態温度のシフトは，無処理状態で３℃であった合金であっても１℃以下に抑えることに成功した．このように，本研究で提案する加工熱処理法とねじれ制御の相乗効果によって，ねじれを完全に消失させなくても飛躍的な長寿命化が可能であることが立証された．

In the past year, under the geometric conditions, the alloy structure of the system has been analyzed under the stress of 100MPa. As a result, the lattice does not change shape within 1°, and the internal twin crystal is maintained in the shape of a single crystal. For example, if the temperature of the water changes from 0.1° to 1000 °, the temperature of the water changes from 0.1° to 1000 °. The structure of the alloy was analyzed by TEM. Geometrical conditions are considered for 2 types and 3 emphases (TC1, TC2). 3. The key to the formation of the chain is the accumulation of the chain. It is confirmed that the existence of this phenomenon has contributed to the deterioration of shape memory characteristics due to the emergence of the position. In addition, the hardness of the alloy is increased by 20% when the temperature of the alloy is increased by 10% when the temperature of the alloy is increased by 400℃ when the temperature of the alloy is increased by 20% when the alloy is not treated. This means that the work hardening force increases. The temperature of the alloy is below 1℃ and the temperature of the alloy is below 3℃. This paper proposes a method of processing heat treatment to control the effect of heat treatment.

项目成果

TiNi合金のB19'マルテンサイトの晶癖面における塑性緩和の運動学的解析

TiNi合金中B19马氏体惯习面塑性松弛的运动分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Gake Tomoya;Kumagai Yu;Takahashi Akira;Hiramatsu Hidenori;Oba Fumiyasu;彦坂元，平間慧，篠原百合，赤嶺大志，西田稔，稲邑朋也
• 通讯作者: 彦坂元，平間慧，篠原百合，赤嶺大志，西田稔，稲邑朋也

Characterization of dislocation substructures and detection of residual strain induced by thermoelastic martensitic transformation in Ti-Ni based alloys

Ti-Ni 基合金中位错亚结构的表征和热弹性马氏体相变引起的残余应变的检测

• 发表时间: 2022
• 作者: Akira Heima;Takumi Higashizono;Ryosuke Nishikawa;Hiroshi Akamine;Tomonari Inamura;Minoru Nishida
• 通讯作者: Minoru Nishida

A condition of supercompatibility between martensite variants

马氏体变体之间的超相容条件

• 发表时间: 2022
• 作者: K. Ueda and T. Narushima;Tomonari Inamura
• 通讯作者: Tomonari Inamura

Design Principle of Long-Life Shape Memory Alloy Based on the Geometry of Martensite Microstructure

基于马氏体显微组织几何形状的长寿命形状记忆合金设计原理

• DOI: 10.2472/jsms.71.729
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of the Society of Materials Science, Japan
• 作者: Akihiro Shiraishi;Shigeru Kimura;Xinyi He;Naoto Watanabe;Takayoshi Katase;Keisuke Ide;Makoto Minohara;Kosuke Matsuzaki;Hidenori Hiramatsu;Hiroshi Kumigashira;Hideo Hosono;and Toshio Kamiya;Hiroyoshi Naito;稲邑朋也
• 通讯作者: 稲邑朋也

Compatibility Condition at Triple Junction of Martensite and Unusual Microstructure in TiNiCu Alloy

TiNiCu合金中马氏体三结相容条件及异常组织

• 发表时间: 2022
• 作者: Tomonari Inamura;Francesco Della Porta;Akira Heima;Yuri Shinohara;Minoru Nishida
• 通讯作者: Minoru Nishida