高温形状記憶合金 御手洗容子

高温形状記憶合金
Key Words; マルテンサイト変態、歪み回復、結晶構造
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
マルテンサイト変態温度
B2→B19
650
As
Ms
550
Af
Mf
℃
450
350
250
Mel$ng Transofor Advantage
T
ma$on T
TiPt 1830℃ 1050℃ Good oxida:on resistance
TiPd1400℃ 570℃ Good oxida:on resistance
Comparable TiNi 1310℃ < 300℃ Good formability
150
Disadvantage
High phase transforma:on T
Low high-­‐
temperature strength
Low phase transforma:on T
100
1123 K
100
80
80
60
60
40
40
0
Zr: 380℃
Zr: As-­‐30℃
Hf: 380℃
Hf: As-­‐30℃
20
20
全面がマルテンサイト変態
10
形状記憶効果
Strain recovery (%)
Ti-Pd系
5
15
xinTi-­‐50Pd-­‐xZr
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。
TiPt, TiPd合金のマルテンサイト組織
Ti-Pt系
0
xinTi-­‐50Pd-­‐xIr
0
0
10
20
30
Concentration of Ir (at%)
xinTi-­‐50Pd-­‐xIr
40
0
5
10
xinTi-­‐50Pd-­‐xHf/Zr
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
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