繰返し熱・力学負荷を受ける形状記憶材料の変形

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繰返し熱・力学負荷を受ける形状記憶材料の変形特性の研究として、TiNi形状記憶合金およびポリウレタン系形状記憶ポリマーの応力-ひずみ-温度関係を調べた。得られた主要な結果は、次の通りである。1.TiNi形状記憶合金について(1)マルテンサイト変態および逆変態に関して、繰返し熱・力学負荷を受けることにより両変態応力は低下し、両変態温度は上昇する。これらの変態応力および変態温度の繰返し特性は、応力-温度平面上の変態線の挙動により規定される。(2)R相変態に伴う応力-ひずみ関係は、繰返し熱・力学負荷を受けてもほとんど変化しない。応力-温度平面上で表される変態領域は、R相変態を逆変態についてほど重なる。(3)マルテンサイト変態およびR相変態に伴う応力-ひずみ-温度関係式は、体積分率を考慮した構成式により記述できる。(4)R相変態の逆変態で現れる回復応力は300〜400MPaであり、低温で与える変態応力50MPaに比べて非常に大きい。R相変態に伴う回復応力-温度関係は、熱サイクルでほとんど変化しない。2.ポリウレタン系形状記憶ポリマーについて(1)形状固定性は優れており、熱・力学経路に依存しない。(2)形状回復回復性は熱・力学経路に依存して若しく異なる。最大ひずみが大きい場合には、繰返しの初期で大きな回復ひずみが現れる。(3)高温負荷で形状固定した後の回復変形は、中間点ガラス転移温度近傍で生じる。(4)低温負荷で形状固定した後の回復変形は、中間点ガラス転移温度近傍で大きくなる。繰返しに伴うクリープ特性の変化は、第1サイクルを除き小さい。