TX テクノロジー・ショーケース イン・ツクバ 2008 物質・材料 P-2 高温形状記憶合金 ■ 研究の特徴と独創性 Ti-Ni 合金に Pd, Au, Pt などの貴金属や Zr, Hf を 添加すると変態温度が上昇することが知られてい た。特に Zr, Hf はコスト面から実用化に適した材料 である。しかし、Ti-Ni 合金にこれらの元素を添加 すると加工性が著しく悪化する問題があり実用化 されていなかった。そこで、本研究ではこの Ti-Ni（Zr, Hf）合金の加工性を改善させることで実用可能 な高温形状記憶合金の開発を試みた。その方法は、 Nb を添加し、軟らかい Nb 基の β 相を分散析出さ せることで加工性の改善を図ることであった。 ■ 研究成果 Ti-49.5Ni-15Zr に Nb を添加した合金の冷間加工 性と形状回復温度を評価した結果を図 1 に示す。 10at.% 以上の Nb 添加材においては 80% の加工を 行っても破断することなく、良好な冷間加工性を 代表発表者 金 熙榮（きむ へよん） 所 属 筑波大学数理物質科学研究科 問合せ先 〒 305-8573 茨城県つくば市天王台 1-1-1 TEL: 029-853-6942, FAX: 029-853-5283 heeykim@ ims.tsukuba.ac.jp 示すことが可能となった。一方、Nb 添加により変 態温度が低下するが、Nb 添加量が 10~25at.% の範 囲の組成で、形状回復温度が 100℃以上を示すと共 に 80% 以上の冷間加工性を示しており、加工可能 で 100℃以上の温度で使用できる実用高温形状記憶 合金を見出することが出来た。 ⎕ᢿᤨᑧ₸ ᒻ⁁࿁ᓳ᷷ᐲ ⦟ᅢ䈭ടᎿᕈ䈫㜞䈇ᒻ⁁ ࿁ᓳ᷷ᐲ䉕␜䈜⚵ᚑ▸࿐ 㪥㪹Ớᐲ㩿㪸㫋㪅㩼㪀 図 1.Ti-Ni-Zr-Nb 合金における加工性と形状回復温度の Nb 濃度依存性 ■ 波及効果 形状記憶合金の本格的な実用化が 1980 年代に始 まって以来、80℃以上の温度域での利用は断念され てきたが、開発された Ti-Ni-（Zr, Hf）-Nb の高温 形状記憶合金を投入すると、これまで手付かずの応 用分野が出現することになる。例えば、宇宙航空分 野、自動車エンジン、発電所、原子炉等での使用や 多くの家電製品が考えられる。開発された高温形状 記憶合金は、200℃まで作動可能で、この温度域に は多くの未開拓の家電製品が含まれ、新たな応用開 発が期待できる。 ■キーワード： （1）高温形状記憶合金 –– ᒻ⁁࿁ᓳ᷷ᐲ䋨㷄䋩 ⎕ᢿᤨ䈱ᑧ₸䋨䋦䋩 ■ 研究目的・意義 数 % の歪みの範囲内では、どのように変形して も加熱により元の形に戻る特異な機能を持つ形状 記憶合金は、工業分野だけではなく生活・家電製品、 医療用品まで幅広く利用されている。応用例として は、コーヒーメーカー、炊飯器、内視鏡、新幹線 車両、自動車、エアコン、カメラ、湯温調節器等で アクチュエーターとして用いられている。しかし、 唯一の実用形状記憶合金である Ti-Ni 合金は形状回 復温度が 100℃程度までに制限されている。自動車、 家電製品、発電関連や航空・宇宙分野では、100℃ 以上で作動する形状記憶合金が要求されているが、 現在 100℃以上で作動する実用高温形状記憶合金は 無い。本研究では、Ti-Ni-Zr 合金の加工性を改善し、 実用可能な高温形状記憶合金を開発することを目 的とした。 （2）アクチュエーター （3）加工性
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