形状記憶材料の変形特性とその評価法の研究

形状記憶材料の変形特性とその評価法の研究として,TiNi形状記憶合金とポリウレタン系形状記憶ポリマーの応力-ひずみ-温度-時間関係を調べた。得られた主要な結果は,次の通りである。1.形状記憶合金の構成式について生成相の体積分率を考慮する構成式を提案し,形状記憶効果,変態擬弾性,回復応力などの変形特性をよく表現できることを確かめた。2.TiNi形状記憶合金の変形特性について(1)マルテンサイト変態に関して,繰返し熱・力学負荷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。これらの繰返し特性は変態線の挙動により規定される。(2)R相変態に関して,繰返し熱・力学負荷を受けても変形特性は変化しない。応力-過度平面上での変態領域はR相変態と逆変態でほぼ重なる。R相変態の過変態に伴い現れる回復応力は,低温で与える変態応力に比べて非常に大きい。3.ポリウレタン系形状記憶ポリマーの変形特性について(1)材料の形状固定性は繰返し変形に依存せず,優れている。(2)材料の形状回復性は変形履歴に依存して著しく異なる。最大ひずみが大きい場合には,初期の繰返しで大きな非回復ひずみが生じる。(3)回復変形は,高温負荷により形状を固定した場合には、ガラス転移温度の近傍で生じる。低温負荷により形状を固定した場合には、中間点ガラス転移温度の近傍の温度で変形は回復する。

形状記憶材料の変形特性とその評価法の研究として,TiNi形状記憶合金とポリウレタン系形状記憶ポリマーの応力-ひずみ-温度-時間関係を調べた。得られた主要な結果は,次の通りである。1.形状記憶合金の構成式について生成相の体積分率を考慮する構成式を提案し,形状記憶効果,変態擬弾性,回復応力などの変形特性をよく表現できることを確かめた。2.TiNi形状記憶合金の変形特性について(1)マルテンサイト変態に関して,繰返し熱・力学負荷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。これらの繰返し特性は変態線の挙動により規定される。(2)R相変態に関して,繰返し熱・力学負荷を受けても変形特性は変化しない。応力-過度平面上での変態領域はR相変態と逆変態でほぼ重なる。R相変態の過変態に伴い現れる回復応力は,低温で与える変態応力に比べて非常に大きい。3.ポリウレタン系形状記憶ポリマーの変形特性について(1)材料の形状固定性は繰返し変形に依存せず,優れている。(2)材料の形状回復性は変形履歴に依存して著しく異なる。最大ひずみが大きい場合には,初期の繰返しで大きな非回復ひずみが生じる。(3)回復変形は,高温負荷により形状を固定した場合には、ガラス転移温度の近傍で生じる。低温負荷により形状を固定した場合には、中間点ガラス転移温度の近傍の温度で変形は回復する。