鉄基形状記憶合金におけるマルテンサイト変態挙動と巨大弾性変形機構の解明

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申請者は申請書の計画に基づき、大きな弾性変形、弾性熱量効果を示すFe-25Pt(at.%)合金の変形挙動や応力下での変態挙動に関する知見を得るための研究を行った。また申請書に記載した計画研究に加え、追加研究を行うことで、以下に示すように弱い1次のマルテンサイト変態に関する新しい知見を得た。本研究を行う過程で、Fe-25Ptの試料組成がずれた試料(Fe-26.5Pt(at.%))が得られ、この試料では約170Kにおいて母相からBCTマルテンサイト相へ明瞭な1次のマルテンサイト変態(FCC-BCTマルテンサイト変態)を観測した。この合金の圧縮試験片で圧縮試験を行ったところ、付加応力の増加とともに応力－歪曲線の傾きが低下する傾向、すなわち試料が軟化する傾向が見られた。この軟化は応力下ではFCTマルテンサイト相が出現していることを示唆している。またさらに応力を付加すると応力誘起マルテンサイト変態による降伏が見られ、BCTマルテンサイト相が出現したと考えられる。つまりこの合金では応力下で母相－FCTマルテンサイト相－BCTマルテンサイト相の多段階マルテンサイト変態が生じることを示唆する結果が得られ、従来のマルテンサイト変態の研究においてほとんど報告例の無い意義深い成果を見出した。またFCC-FCTマルテンサイト変態の理解を深めるために、Fe-Pt系と同様にFCC-FCTマルテンサイト変態を示すFe-Pd系の比熱測定を行った。その結果FCC-FCTマルテンサイト変態が生じる組成領域では第一原理計算では見出されなかった電子比熱係数が極大値をとる挙動が見られた。このことはFCC-FCTマルテンサイト変態には強い電子格子相互作用が関連していることを示唆している。この成果については申請者らが論文を執筆し、現在材料科学の分野で評価の高い学術雑誌Scripta Materialiaに投稿中である。