一定応力下におけるFeMnSi基形状記憶合金の形状回復特性

Shape recovery characteristics under constant stress on FeMnSi-based shape memory alloy

和田 学*; 直井 久*; 月森 和之

Wada, Manabu*; Naoi, Hisashi*; Tsukimori, Kazuyuki

FeMnSi基形状記憶合金は、完全に一方向性の形状記憶能を持ち、非鉄系形状記憶合金と比較して形状回復温度が高いこと,比較的安価なFeとMnをベースとしており低コストであること,加工性が良好であること,従来の鉄鋼用生産設備を利用可能であることから、これらの特徴を活かして配管設備や大型構造部材等への適用が検討されている。形状記憶合金の実用化においては、形状回復量と形状回復力の把握が重要である。とりわけFeMnSi基形状記憶合金の形状記憶管継手への適用に際しては、相手管との相互作用下における形状回復量と締結力の予測が、構造材料への適用に際しては、荷重を受けながらの形状回復挙動の予測等、応力下での形状回復挙動の予測が肝要と考える。そこで本研究では、FeMnSi基形状記憶合金に一定の応力を付加した状態で形状回復処理を施し、この時の挙動を詳細に調査した。また一定応力下における形状回復動作をFeMnSi基形状記憶合金の形状回復動作を支配する、応力誘起マルテンサイト変態の機構に基づいて考察を試みた。

FeMnSi-based shape memory alloy (SMA) is expected to be utilized for pipe installations and large structural members. Since the shape recovery action in these applications must evolve under a stress, it is important to grasp the shape recovery behavior under a controlled stress. In this study, the shape recovery behavior of FeMnSi-based SMA under a constant stress is investigated in detail, and the interpretation based on the mechanism of stress-induced martensitic transformation, which controls the shape recovery action of FeMnSi based SMA, is conducted. The stress applied to oppose the reverse transformation decreases the degree of shape recovery and increases shape recovery temperature. On the other hands the stress applied to assist the reverse transformation increases the degree of shape recovery and decreases recovery temperature. The effect of the type and amount of prestrain on the shape recovery force is also studied.