形状記憶材料の変形に対する熱・力学経路の影響

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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ーひずみー温度関係を、種々の熱・力学経路について調べた。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、繰返し変形を受けることにより変態応力は低下し、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、応力ー温度平面上の変態線の繰返し挙動で規定できる。 (2)R相変態に伴う応力ーひずみ関係は、形状記憶熱処理温度に依存する。熱処理温度が低いほど変態応力は高い。応力ー温度平面上の変態領域は、R相変態と逆変態に関してほぼ一致する。 (3)マルテンサイト変態およびR相変態に伴う応力ーひずみー温度関係は本研究で提案した構成式により表される。 (4)マルテンサイト変態に比較して、R相変態の逆変態で発生する回復応力は、低温で与える変態応力に比べて非常に大きい。R相変態に伴う応力ーひずみ関係は、繰返し変形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)形状回復性と形状固定性は負荷時の温度に依存して著しく異なる。したがって、形状記憶ポリマー素子の機械的性質の評価を行うためには、材料の変形特性の熱・力学経路依存性の研究が重要である。 (2)低温で負荷した場合、加熱で生じる回復変形は中間点ガラス転移温度の近傍で大きくなる。高温でのクリープ変形にはクリープ限度が存在する。繰返しに伴うクリープ特性の変化は小さい。