連続的なマルテンサイト変態にともなう弾性熱量効果―冷凍材料としての材料設計

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地球温暖化の進行を少しでも遅らせるために，温室効果ガスの排出が無く，かつエネルギー効率の高い冷凍方式の開発に世界中から関心が寄せられている．これらの新しい冷凍方式の中でも，弾性熱量効果を利用した冷凍方式は，実現可能性が高い技術として期待されている．令和元年度はTi-44Ni-5Cu-1Al形状記憶合金の弾性熱量効果に関する研究を中心として，研究を推進した．この合金は冷却にともない，B2型構造の母相からB19構造さらにB19'構造へと2段階のマルテンサイト変態を示す．この2段階変態のため，B2-B19'へと1段階で変態する通常のTi-Ni系形状記憶合金よりも，応力誘起変態に伴うヒステリシスが小さくなり，その結果として，疲労特性にすぐれた機械的性質を示すようになると期待した．本研究では，このTi-44Ni-5Cu-1Al合金に，さらに冷間強化工とそれにつづく適切なアニーリング処理を施すことで，疲労特性に優れ且つ，大きな断熱温度変化が可能となる冷凍材料の開発を試みた．さらに，Ti-44Ni-5Cu-1Alのマイクロワイヤを作製し，その機械的性質ならびに断熱温度変化を系統的に調査した．得られた研究成果は，投稿論文として掲載済みである．これらの弾性熱量効果の実現に向けた研究に加えて，形状記憶合金のマイクロピラーの機械的性質や，マルテンサイト変態のカイネティクスに関する研究などの，基礎的な研究を同時に平行して進め，これらについても投稿論文として発表した．