Development of Mn-based reentrant shape memory alloys

一般に、マルテンサイト(M)変態は冷却時に無拡散的に母相→M相の正変態が生じるが、代表者らは、CoCrGaSi形状記憶合金において冷却で母相→M相→母相の挙動を示す異常なM変態を報告し、リエントラント形状記憶合金と命名した。リエントラント形状記憶合金は学術面でも応用面でも大きな意味を持つが、その実現条件が厳しく、その結果、今のところ、CoCrGaSi合金でしか見つかっていない。本研究は素材コストの低いMn基合金に注目し、より安価である第２のリエントラント形状記憶合金の創製に挑戦する。本研究の１年目はまずMnZn基合金に注目し、合金状態図の実験的決定を行った。Znを含む合金は高い蒸気圧を有するため、高周波誘導溶解やアーク溶解といった従来の方法では合金作製が困難のため、本研究は石英管を用いて電気炉で適切な温度で保持する方法を用いてMn-Zn全組成域の合金作製に成功した。これらの合金を用いて種々の温度において熱処理を行い、２相が得られた合金においてはEPMAによる組成分析を行った。さらに、DSCを用いることで不変系反応および固相線、液相線を決めることができた。これらの実験結果からMn-Zn２元系状態図を実験的に決めることができ、さらにリエントラント変態の出現が見込まれるbcc構造であるδMnの組成域を正確に決めることができた。

一般に、マルテンサイト(M)変態は冷却時に無拡散的に母相→M相の正変態が生じるが、代表者らは、CoCrGaSi形状記憶合金において冷却で母相→M相→母相の挙動を示す異常なM変態を報告し、リエントラント形状記憶合金と命名した。リエントラント形状記憶合金は学術面でも応用面でも大きな意味を持つが、その実現条件が厳しく、その結果、今のところ、CoCrGaSi合金でしか見つかっていない。本研究は素材コストの低いMn基合金に注目し、より安価である第２のリエントラント形状記憶合金の創製に挑戦する。本研究の１年目はまずMnZn基合金に注目し、合金状態図の実験的決定を行った。Znを含む合金は高い蒸気圧を有するため、高周波誘導溶解やアーク溶解といった従来の方法では合金作製が困難のため、本研究は石英管を用いて電気炉で適切な温度で保持する方法を用いてMn-Zn全組成域の合金作製に成功した。これらの合金を用いて種々の温度において熱処理を行い、２相が得られた合金においてはEPMAによる組成分析を行った。さらに、DSCを用いることで不変系反応および固相線、液相線を決めることができた。これらの実験結果からMn-Zn２元系状態図を実験的に決めることができ、さらにリエントラント変態の出現が見込まれるbcc構造であるδMnの組成域を正確に決めることができた。