形状記憶材料の熱・力学的性質とその評価法の研究

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形状記憶材料の熱・力学的性質とその評価法の研究として,TiNi形状記憶合金,Fe系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-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.形状記憶合金の熱・力学的性質(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。これらの特性は応力-温度相図の変態線の挙動で表現できる。(2)R相変態に関して,繰返し変形を受けても熱・力学的性質は変化しない。また,TiNi形状記憶合金線材の回転曲げ疲労については,ひずみ振幅がR相変態域にある場合には,疲労寿命は10^7回以上になる。2.形状記憶合金の構成式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,繰返し変形特性をよく表現できることを確かめた。3,ポリウレタン系形状記憶ポリマーの変形特性(1)材料の形状固定性は繰返し変形を受けてもほぼ一定である。(2)形状回復特性は熱・力学負荷履歴に依存する。熱・力学特性は繰返しの初期に大きく変動する。したがって、実用においては予め力学的トレーニングを行うことが有効である。(3)加熱過程において形状の回復する温度は,負荷過程の温度が低いほど低い。また,低温負荷では最初の負荷により熱・力学的性質が著しく変化する。