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御手洗 容子、川喜多 磨美子、IHI 高橋聡、IHI 高橋円 MITARAI YOKO, KAWAKITA MAMIKO 先進高温材料ユニット 構造機能融合材料グループ [email protected]
Key Words; マルテンサイト変態、歪み回復、結晶構造
高温形状記憶合金
形状記憶効果や、超弾性はマルテンサイト変態により引き起こされる現象であり、形状記憶合金として、TiNIやCu系合金が様々な応用分野で使われている。一方、ジェットエンジンなど高温機器内においても、ガスの流量制御などに形状記憶合金を使うことにより、燃焼効率を向上させ、それにより二酸化炭素排出量を削減するという試みがある。そのため、TiNiのマルテンサイト変態を第三元素添加により上昇させる研究が数多く行われてきた。Hf, Zrを添加することにより、変態温度が300℃程度まで上昇することが明らかにされた。また、PtやPdを添加すると、TiPtやTiPdがそれぞれ1050℃、570℃でマルテンサイト変態することから、変態温度はPtおよびPdの添加量の増加に伴い上昇する。しかし、これらの合金は変態温度近傍で塑性変形し、形状回復しない。 そこで、本研究では、変態温度が高いTiPt、TiPdをベースに、高温強度を向上させることにより、高温形状記憶合金の開発を行う。
TiPt and TiPd の特徴
Mel$ng T
Transoforma$on T
Advantage Disadvantage
TiPt 1830℃ 1050℃ Good oxida:on resistance
High phase transforma:on T
TiPd 1400℃ 570℃ Good oxida:on resistance Comparable
Low high-‐temperature strength
TiNi 1310℃ < 300℃ Good formability Low phase transforma:on T
TiPt, TiPd合金のマルテンサイト組織
全面がマルテンサイト変態
150
250
350
450
550
650
0 5 10 15
As AfMs Mf
℃
xinTi-‐50Pd-‐xZr
マルテンサイト変態温度 B2→B19
50at%Pt/Pdにおいて、マルテンサイト変態温度は Ir添加で上昇、Zr添加で下降。
形状記憶効果 100
80
60
40
20
0
Stra
in re
cove
ry (%
)
403020100Concentration of Ir (at%)
1123 K
xinTi-‐50Pd-‐xHf/Zr
0
20
40
60
80
100
0 5 10
Zr: 380℃Zr: As-‐30℃Hf: 380℃Hf: As-‐30℃
xinTi-‐50Pd-‐xIr
xinTi-‐50Pd-‐xIr
Ti-Pt系 Ti-Pd系
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