Creation of Titanium Based High-Temperature Shape Memory Alloys Reinforced by NaCl-Type Carbides

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高温形状記憶合金（以下，HT-SMA）とは，汎用のTi-Ni合金の作動温度の上限が100℃程度であることから，100℃以上で作動する合金と定義され，例えばジェットエンジン等の高温機器内のガス流量制御用には500℃以上の温度で安定した特性を発現することが求められている．高温で完全な形状記憶効果を得るためには，すべり変形を抑制する材料強化が必須であるが，金属材料の一般的な強化機構である加工強化，結晶粒微細化（粒界）強化、析出強化は温度上昇に伴って低減する．従って高温形状記憶合金の実用化には使用環境下において経時劣化を起こさない熱的に安定な強化法の開発が不可欠である．本研究では，HT-SMAの基本系である第4族元素と第10族元素から成る等原子比近傍の合金に適量の炭素：Cを添加して生成するB2マトリックスと整合性の高い非金属介在物であるTiC，HfC等のNaCl型炭化物を分散強化相として利用し，高温環境下で安定した特性を示すHT-SMAの創製を目指す．まず，開発合金としてTi-Ni-Hf-C，Ti-Ni-Pd-C, Ti-Pd-C合金の3種を選定した．しかし，Hf，Pd，特にPdの価格が著しく高騰したため，これら合金中でのTiCの晶出・分散形態，熱的安定性，立方晶（B2構造）TiNiマトリックス相との結晶方位関係等の基礎的知見を得る目的で，本研究の発想の原点であるTi-Ni-C合金に立ち戻って種々の組成の試料を溶製し，溶製材および熱処理材の組織を各種顕微鏡法によって観察した．さらにTiCの微細分散を図るために高圧ねじり加工（HPT: High Pressure Torsion）を施した．