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。

This study is aimed at the development of new high temperature shape memory alloys. This year, the following three key projects are investigated. (1)A study on the phase transition and microstructure formation mechanism of binary Ti-Hf alloys: quenching materials are not hcp structures at room temperature, and lattice parameters are not refined. Ti75Hf25 alloy (eutectoid composition) a = 0.304 nm, c = 0.480 nm, Ti50Hf50 alloy a = 0.311 nm, c = 0.490 nm The structure formation mechanism was investigated. The results showed that the lattice did not change. The twin crystals were composed of several tens to several μm in amplitude. The interface is fine, the chain is generated, and the whole chain is adjusted. (2)ZrPd-ZrNi alloy with equal atomic ratio has its own adjusting structure: alloy at room temperature, space group, lattice number, precision ZrPd alloy, B2 structure from Cmcm structure and transition state,{021}Compound twin crystal combination, 2 crystal surface from free to moderate, Cmcm structure from Cm structure and transition state, lattice does not change shape,{001}Compound twin crystal introduction. The ZrNi alloy is heated to about 300℃. The Cm structure changes from Cmcm structure to Cmcm structure. (3)Microstructure analysis of precipitates in Ti-Pd-Hf alloy by electron microscopy: In Ti8Pd50Hf42 alloy, the existence of tetragonal crystal-(Hf,Ti) 2Pd3 phase (a = 0.35 nm, c = 1.44 nm) with a period of 10 layers is clearly observed. High temperature, high intensity, shape memory, high efficiency. On the record of a series of research results, research papers 2, domestic society table: 3, student table reward: 1, ten, results out of the box.

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