マルテンサイト変態の原子変位機構に着目した高温形状記憶合金の機能予測と創製

关注马氏体相变原子位移机制的高温形状记忆合金的功能预测和创建

• 批准号: 20H02427
• 负责人: 松田 光弘
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Kumamoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02427/
• 关键词: マルテンサイト変態; ハフニウム合金; ジルコニウム合金; 原子変位機構; バリアント; ハフニウム基合金; ジルコニウム基合金; 自己調整構造; 変態温度; 形状記憶特性; 自己調整

本研究では新規高温型形状記憶合金の開発を目指しており，本年度は以下の3項目について重点的に調査した。(1)二元系Ti-Hf合金の相変態と組織形成機構の検討：急冷材は室温でhcp構造であり，格子定数は以下のように精密化できた。Ti75Hf25合金（共析組成）a = 0.304 nm, c = 0.480 nm, Ti50Hf50合金 a = 0.311 nm, c = 0.490 nm　組織形成機構について検討した結果，格子不変変形として{1011}双晶を含む，幅数十～数μmの粗大なプレート状バリアント組織が生成した後，その界面から微細な2ペアのバリアントが連鎖的に生成し，全12バリアントにて自己調整していることがわかった。(2)等原子比組成ZrPdおよびZrNi合金マルテンサイト相の自己調整構造：両合金の室温における空間群はCmであり，格子定数も精密化できた。ZrPd合金において，B2構造からCmcm構造への変態の際，{021}Compound 双晶で結合した2つの晶癖面バリアントにてひずみを緩和し，Cmcm構造からCm構造への変態時には，格子不変変形として{001}Compound双晶が導入されることが明らかとなった。ZrNi合金に対してIn-situ加熱実験の結果，約300℃にてCm構造からCmcm構造に変態することがわかった。(3)透過電子顕微鏡法によるTi-Pd-Hf合金における析出物の微細構造解析：Ti8Pd50Hf42合金において，10層周期を有する正方晶－(Hf,Ti)2Pd3相（a = 0.35 nm, c = 1.44 nm）の存在を明らかにした。これは高温での強度向上および形状記憶特性の向上に極めて有用であると考えられる。上記一連の研究成果について，研究論文2本，国内学会発表：3件，学生発表受賞：1件など十分な結果を出すことができた。

这项研究旨在开发新的高温形状记忆合金，今年我们重点介绍以下三项：（1）二进制Ti-HF合金的相变和结构形成机制的检查：淬灭材料在室温下具有HCP结构，并且可以完善晶格常数，如下所示。 Ti75Hf25 alloy (eutectoid composition) a = 0.304 nm, c = 0.480 nm, Ti50Hf50 alloy a = 0.311 nm, c = 0.490 nm As a result of studying the tissue formation mechanism, it was found that after a coarse plate-like variant tissue with a width of several tens to several μm, including {1011} twins, as晶状体不变变形，将两对链条链接为从界面形成，在所有12个变体中进行自我调节。 （2）同子比组成ZRPD和ZRNI合金阶段的自我调节结构：两种合金在室温下的空间群均为CM，也可以完善晶格常数。据透露，当ZRPD合金从B2结构转换为CMCM结构时，应通过与{021}化合物双胞胎键合的两个晶体面部变种来减轻应变，而当CMCM结构转换为CM结构中，CM结构{001}} Compound Twins a as lattice-Invariant invariant转换。由于在ZRNI合金上进行了原位加热实验，发现在约300°C下从CM结构到CMCM结构的转化。 （3）通过透射电子显微镜对Ti-PD-HF合金中沉淀物的显微结构分析：在TI8PD50HF42合金中揭示了四方（HF，TI）2PD3相（a = 0.35 nm，c = 1.44 nm），并在10层中揭示了10层。这被认为对于在高温下提高强度和塑造记忆特性非常有用。关于上述研究结果，我们能够产生足够的结果，包括两篇研究论文，三个有关国内学术会议的演讲以及一个学生演讲奖。

项目成果

Ti-Ni-Hf合金B33マルテンサイト相の自己調整構造の形態と結晶学

Ti-Ni-Hf合金B33马氏体相自调整结构的形貌和晶体学

• 发表时间: 2021
• 作者: Tomonari Inamura;Francesco Della Porta;Akira Heima;Yuri Shinohara;Minoru Nishida;Minoru Nishida;前田信行，松田光弘，赤嶺大志，西田 稔
• 通讯作者: 前田信行，松田光弘，赤嶺大志，西田 稔

Ti-Ni-Hf高温型形状記憶合金マルテンサイト相の自己調整構造

Ti-Ni-Hf高温形状记忆合金马氏体相的自调节结构

• 发表时间: 2021
• 作者: 栃木栄太;苗斌;中村篤智;柴田直哉;幾原雄一;高橋幸宏・能島暢呂;前田信行，松田光弘，赤嶺大志，西田 稔
• 通讯作者: 前田信行，松田光弘，赤嶺大志，西田 稔

Ti-Pd-Hf合金に生成するH相の微細構造解析

Ti-Pd-Hf合金中H相生成的显微组织分析

• 发表时间: 2021
• 作者: Tomonari Inamura;Francesco Della Porta;Akira Heima;Yuri Shinohara;Minoru Nishida;Minoru Nishida;前田信行，松田光弘，赤嶺大志，西田 稔;木脇広大，松田光弘，赤嶺大志，西田 稔
• 通讯作者: 木脇広大，松田光弘，赤嶺大志，西田 稔

等原子比組成TiHf合金の微視組織観察と相変態

等原子比成分TiHf合金的显微组织观察及相变

• 发表时间: 2021
• 作者: 西井準治;佐村俊和，多田村克己;大住崇一郎，松田光弘
• 通讯作者: 大住崇一郎，松田光弘

二元系Ti-Hf合金の微細構造解析と組織形成機構の検討

二元Ti-Hf合金的显微组织分析及显微组织形成机制检验

• 发表时间: 2021
• 作者: Cui Ming;Zagarzusem Khurelbaatar;Yang ; 藤岡正弥;ZHAO Gaoyang;西井準治;大住崇一郎，松田光弘
• 通讯作者: 大住崇一郎，松田光弘